从风能、太阳能和水源中获取可持续能源是众所周知的应用。然而，可再生能源取决于环境条件：在风和阳光的高峰期，会产生多余的能量，而这些能量却是在风和阳光较少的时候需要的。如何才能有效地储存和运输这些多余的能量呢？

到目前为止，还没有找到可靠、安全和廉价的方法来将大量能量存储在一个小体积的容器中。现在，来自 Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) 和埃因霍温科技大学的科学家们分析了金属，尤其是铁，如何用于能量储存，以及哪些参数决定了储存和再利用的效率。他们在Acta Materialia杂志上发表了他们最近的发现。

铁粉在工业规模的燃烧器中燃烧，用于可持续能源载体的应用。图片来源：Laurine Choisez，Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

“在金属中储存能量并在需要时燃烧它们以释放能量是一种已经应用于航空航天技术的方法。我们的目标是了解在铁的还原和燃烧过程中，微米和纳米尺度究竟发生了什么，以及微观结构演变如何影响过程的效率。此外，我们想找到如何在不损失能量或材料的情况下使这个过程循环，“Laurine Choisez 博士解释说，她最近在 MPIE 完成了博士后研究，也是该出版物的第一作者。

当铁矿石被还原成铁时，大量能量自然储存在还原铁中。这个想法是通过将铁氧化回氧化铁来在需要时从铁中获取这种能量。在风、太阳或水的能量过剩时，这种铁矿石可以再次还原成铁并储存能量。

科学家们在描述铁回到铁矿石的“燃烧”（即氧化）时谈到了燃烧。MPIE 的 Choisez 和她的同事专注于使用先进的显微镜和模拟方法对还原和燃烧后的铁粉进行表征，以分析粉末纯度、形态、孔隙率和燃烧过程的热力学。

所获得的燃烧铁粉的微观结构对后续还原过程的效率具有决定性意义，并决定了还原和燃烧过程是否是完全循环的，这意味着无需添加额外的能量或材料。

在将氧化铁还原为铁的同时储存能量。在将铁燃烧回氧化铁时释放能量。优化这一过程可以实现完全循环的、可持续的能源储存。图片来源：Laurine Choisez，Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

科学家们提出了两种燃烧途径，一种由丙烷引燃火焰支持，另一种是自持的，其中使用的唯一燃料是铁粉，并展示了燃烧途径如何影响燃烧后的铁的微观结构。

“我们目前正在将还原和燃烧步骤升级到工业相关水平，以确定所需的温度和粒度等确切参数，”埃因霍温理工大学燃烧技术组的博士研究员 Niek E. van Rooij 解释说和该出版物的合著者。

最近的研究表明，使用金属来储存能量是可行的。未来的研究现在将分析如何增加过程的循环性，因为由于部分铁蒸发、微爆炸和/或一些氧化铁颗粒的断裂，一些燃烧颗粒的尺寸与其原始尺寸相比有所减小。