Ny metode kan reducere energiforbruget ved fremstilling af titan med 60 pct.

Forskere ved University of Utah i USA har udviklet en ny proces, der reducerer energiforbruget ved fremstilling af titan med 60 pct.

Det kan gøre grundstoffet meget mere anvendeligt eksempelvis til bilproduktion, hvor brændstoføkonomien kan forbedres med anvendelse med lettere materialer.

Titan er det niende mest almindelige grundstof i jordens skorpe, men dets anvendelse uden for specialbrancher som rumfart, militær, biomedicin osv. har været begrænset af dets høje pris, som skyldes en meget kostbar og energikrævende proces, der blev udviklet af Wilhelm Kroll i 1940 – og som kun marginalt er blevet forbedret med årene.

Et problem er, at titandioxid (TiO2) er en meget stabil forbindelse. Kroll udviklede en metode, der først omdannede titanholdige mineraler til titantetraclorid (TiCl4), som efterfølgende kunne reduceres med anvendelse af magnesium.

Der er udviklet andre processer til fremstilling af titan, men Kroll-processen, som kræver temperaturer omkring 1000 grader Celsius, er stadig den mest anvendte.

Zhigang Zak Fang og tre kolleger har nu udviklet et ny tretrinsproces, der kun kræver temperaturer omkring 500 grader Celsius. De kalder processen for DTRS, som dækker over ‘direct reduction of Ti-slag’.

Forskerne har baseret deres proces på en termodynamisk analyse, der viste, at når titanslagge (indeholdende TiO2) i en hydrogenatmosfære er i kontakt med MgH2, vil der fortrinsvis dannes TiH2 og MgO.

Forskerne skriver i deres videnskabelige artikel om den nye proces i Journal of the American Chemical Society, at et problem er, at reaktionen mellem MgH2 og TiO2 sker mellem faste stoffer, og en sådan er almindeligvis langsom.

Ved at øge temperaturen til 500 grader Celsius og have et tryk på 1 atmosfære af hydrogen kan man dog øge reaktionshastighederne dramatisk.

Næste trin består i at fjerne det faste MgO. Det foregår med brug af NH4Cl, hvorved der dannes MgCl2 og NH3 i flydende form samt H2O.

Sidste del af processen består i en dehydrogenering af TiH2, der finder sted ved 400 grader Celsius i en argon-atmosfære.