전착 철 (용융 산화물 전기분해)

B₂O₃-Na₂O-molten-electrolyte에 용해된 Fe₂O₃의 **용융 산화물 전기분해(MOE)**로 1000 °C에서 생산된 금속 Fe — 탄소 무배출 제철 공정의 후보 기술 (see Choi et al., Ironmaking & Steelmaking (2021)).

개요

• B₂O₃–Na₂O / Fe₂O₃ 용융물로부터 **음극(Pt 와이어)**에 전착됨.
• TGA 중량법 기준 순도 > 97 mol% (see Choi et al., Ironmaking & Steelmaking (2021), abstract + Table 3).
• XRD에서 Fe₃O₄ 피크 미검출 (Fig. 7b) — 부분 산화물이 아닌 금속으로의 완전 환원 확인.

전압에 따른 형태 변화

• 1.4 V에서 ~35 µm 치밀층 대비 2 V에서 얇은 수지상 가지 형성 (물질전달 제한 영역; see Choi et al., Ironmaking & Steelmaking (2021), Figs. 6c–d).
• Pt–Fe 고용체 내 Fe 활성도가 1 미만이므로, Pt 음극 계면에 Pt–Fe 합금층 형성 (R2 피크, Fig. 4).

성능

• 전류 효율 33.2% → 54.7%: 셀 전압 1.4 V → 2 V 상승에 따라 증가 (see ibid., Table 4). 전압이 높아질수록 전자 전류 손실 분율이 억제됨 (see two-step-Fe-reduction-molten-oxide).
• 2 V에서 에너지 소비량 5.27 kWh kg⁻¹ (Table 4).

연관 항목

two-step-Fe-reduction-molten-oxide 음극 메커니즘을 통해 B₂O₃-Na₂O-molten-electrolyte (Fe₂O₃ 공급)로부터 생산됨.