美国能源部授予UCI的先进电力和能源项目570万美元，用于开发新的无温室气体排放炼钢工艺。与意大利米兰理工大学和皮亚钦扎能源实验室合作的美国公司FuelCell Energy和Hatch以及南加州天然气公司将采用固体氧化物电解电池作为一种完全脱碳的钢铁生产方式。
UCI团队由APEP主任Jack Brouwer(机械与安保教授)领导。包括APEP高级科学家Luca Mastropasqua。
钢铁生产占全球二氧化碳排放量的6.7%。预计这个数字还会上升，因为预计对这种材料的需求会增加。能源部资助的这个项目将寻求证明，利用风能和太阳能发电的电池通过高温电解生产的可再生氢，可以成功地整合到钢铁制造过程中。研究人员将开发技术基础，建立和演示一个小规模原型单位，并研究未来扩大和商业化的可行性。
传统的钢铁厂被称为综合循环炼钢厂，它们使用高炉，利用焦炭和源自煤炭的气体将铁矿石转化为金属铁。直接减少炼铁厂(目前在美国还不存在)从天然铁矿石中生产金属铁而不熔化它。DRI工艺使用温度在1200摄氏度以下的竖井熔炉从铁矿石中化学剥离氧气，这是一种能效高得多的方法。
“最近的DRI工厂在加拿大和墨西哥，”Brouwer说，“然而，美国公司积极支持这项技术。”
这个新资助的为期三年的项目将探索将电解产生的氢集成到DRI过程中的技术。电解是一种电化学过程，利用电和热将水分解为氢和氧。在这种情况下，电解将完全由风能和太阳能资源提供电力，生产完全可再生的氢。氢将被用作还原气体，从铁矿石中剥离氧气，形成金属铁。
Brouwer说，虽然瑞典有一家目前使用可再生氢的DRI工厂，但其低温电解槽技术有所不同，不太容易集成到制造过程中。
Mastropasqua说:“我们提议的过程使用高温电解系统，可以直接与铁矿转化发生的竖炉高温结合。”因为这个过程中唯一的副产品是水，所以水可以在高温下产生更多的氢，从而关闭回路，使其通过热能重新集成到DRI炉中。
UCI团队将与合作伙伴一起证明，他们的制氢技术比目前的技术效率更高，排放更低。此外，该项目还将证明，钢铁生产可以实现零温室气体排放，成本可与目前最先进的技术相媲美。最后，该项目将验证其新工艺可以很容易地与包括运输在内的其他工业部门结合起来，以进一步减少温室气体排放。
Mastropasqua说，该项目的意大利合作者，自2016年起就与UCI合作，他们是国际公认的工业系统热力学建模和过程模拟方面的专家，尤其是电化学系统。他们在项目中的角色是模拟新系统与DRI工厂的集成，以及设计一个原型工厂。
美国燃料电池和电解槽制造商FuelCell Energy将在其位于康涅狄格州丹伯里的制造基地为该项目建造并运行一个电解槽原型。该原型预计每天产生约10公斤氢气，足以每周生产1吨钢铁。
在新型钢铁生产技术方面有专长的工程咨询公司Hatch将为最终将使用示范技术的大型工厂提供详细设计，而南加州天然气公司将帮助进行技术转让。
“我们将证明，与最先进的技术相比，我们的工艺能够提高钢铁生产的能源效率，”布劳沃总结道。一个高炉钢铁厂使用11千焦耳的燃料生产1吨钢铁。我们的目标是将其价值降低到每吨80亿焦耳，而这80亿焦耳将不再来自煤炭，而是来自太阳能和风能。”
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