الألومنيوم كوقود، كثافة الطاقة فيه 8 مرات كثافة الهيدروجين

جمعت شركة "فاوند إنرجي" التابعة لبيتر جودارت (الموظف السابق في ناسا) تمويلًا قدره 12 مليون دولار، ومن المقرر تركيب النظام مطلع العام المقبل. يستخدم هذا الحل خردة الألومنيوم لتوليد 15.8 ميجا جول/كجم من الحرارة و36.3 ميجا جول/لتر من الهيدروجين، بهدف إنتاج طاقة خالية من الكربون.

تُسوّق شركة "فاوند إنرجي"، وهي شركة ناشئة أسسها بيتر غودارت ( عالم سابق في وكالة ناسا) عام 2022، حلاً لتحويل الألومنيوم إلى مصدر للحرارة والهيدروجين الخالي من الكربون. ووفقًا للبيانات المنشورة، يُمكن للألومنيوم، بعد التفاعل، إطلاق 15.8 ميغا جول من الحرارة لكل كيلوغرام، وإنتاج هيدروجين بكثافة طاقة تصل إلى 36.3 ميغا جول/لتر، أي ما يقارب ثمانية أضعاف كثافة طاقة الهيدروجين المسال (7.2 ميغا جول/لتر حجميًا). وقد جمعت الشركة 12 مليون دولار أمريكي كتمويل تأسيسي، وتخطط لتركيب أول نظام لها في مصنع لتصنيع الأدوات في جنوب شرق الولايات المتحدة مطلع العام المقبل، باستخدام خردة الألومنيوم المحلية كمادة خام.

تطورات وحالة التسويق التجاري

في أواخر أكتوبر، أعلن مختبر شركة "فاوند إنرجي" عن استعداده لتركيب معدات إمداد الحرارة والهيدروجين لأول عميل صناعي له. ولا تتوفر حتى الآن بيانات عن الأسعار أو الخصومات التجارية لهذا الحل؛ وينصب التركيز حاليًا على الاختبارات والعروض التوضيحية والتطبيق الميداني الأولي للنظام مطلع العام المقبل.

منصات التكنولوجيا والبيانات الرئيسية

• الحرارة المنبعثة عند أكسدة الألومنيوم: 15.8 ميجا جول/كجم.
• تبلغ كثافة الطاقة للهيدروجين المنتج ما يصل إلى 36.3 ميجا جول / لتر؛ للمقارنة، يصل الهيدروجين المسال إلى 7.2 ميجا جول / لتر.
• ينتج عن تفاعل الألومنيوم والماء أكسيد الألومنيوم ويطلق الحرارة مع الهيدروجين؛ ويتم إنتاج الهيدروجين في الموقع، مما يجنب خطر تخزين الغاز أو السائل.
• العائق التقليدي هو طبقة أكسيد الألومنيوم السطحية التي تعيق التفاعل العميق؛ تستخدم شركة Found Energy محفزًا معدنيًا سائلًا يخترق البنية المجهرية، ويزيل طبقة الأكسيد بحيث يستمر التفاعل بشكل مستمر مثل "الغلاية".

بيتر غودارت، مؤسس ورئيس مجلس إدارة شركة فاوند إنرجي، في مختبر الشركة. الصورة: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

مقارنة البيانات التاريخية وآراء الخبراء.

لقد تم استكشاف فكرة استخدام الألومنيوم كوقود لعقود. أجرى جيف سكامانز (جامعة برونيل، لندن) بحثًا حول استخدام الألومنيوم كبديل للبنزين في المركبات خلال ثمانينيات القرن الماضي، لكن محاولاته باءت بالفشل بسبب ضعف تفاعل الألومنيوم مع الماء. ويقر بيتر غودارت بأن طبقة الأكسيد العائقة دفعت الكثيرين إلى التخلي عن هذه الفكرة مرارًا وتكرارًا، لكنه يعتقد أن استخدام محفز معدني سائل أكّال يمثل طفرة نوعية في استدامة التفاعل.

حبيبات الألومنيوم بعد المعالجة التحفيزية (وعاء زجاجي على اليسار) وقطع الألومنيوم الخام (على اليمين). الصورة: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

تحليل الاتجاهات والسيناريوهات

تهدف شركة "فاوند إنرجي" على المدى القريب إلى توفير الحرارة الصناعية والهيدروجين في مواقع المصانع، بدءًا بمصنع أدوات في جنوب شرق البلاد. أما على المدى المتوسط، فإذا استمر تشغيلها بشكل مستقر وتوسعت، فبإمكان هذا النموذج معالجة معضلتين رئيسيتين في آن واحد: خفض الانبعاثات في صناعتي الإسمنت والصلب، ومعالجة كميات كبيرة من خردة الألومنيوم "الملوثة" التي يصعب إعادة تدويرها.

قدرة العرض والطلب على المواد الخام

هدف	كتلة	مصدر
لا يتم إعادة تدوير خردة الألومنيوم التي يتم جمعها كل عام.	أكثر من 3 ملايين طن	المعهد الدولي للألمنيوم
إما أن الألومنيوم لا يتم جمعه أو يتم حرقه مع النفايات.	9,000,000 طن/سنة	المعهد الدولي للألمنيوم
يُعدّ الألومنيوم ضروريًا لنموذج "الدائرة المغلقة" لتلبية جميع متطلبات التدفئة الصناعية.	300,000,000 طن (≈4% من الاحتياطيات)	وفقًا لتقديرات الشركة.

فيما يتعلق بدورة المواد، تخطط الشركة لاستخلاص هيدروكسيد الألومنيوم من المفاعل واستخدام الكهرباء النظيفة لتحويله إلى ألومنيوم معدني، مما يُنشئ مدخلات "حلقة مغلقة". وإذا تم توسيع نطاق العملية وفقًا للتقديرات الداخلية، فإن كمية الألومنيوم الداخلة في الدورة ستبلغ حوالي 300 مليون طن، أي ما يعادل حوالي 4% من احتياطيات الألومنيوم على الأرض.

التأثير المحتمل على الصناعات ذات الصلة

• الصناعات الثقيلة: يمكن لمصادر الحرارة الخالية من الكربون أن تقلل الانبعاثات في صناعات الأسمنت والصلب.
• سوق إعادة تدوير الألومنيوم: إن إمكانية استهلاك الألومنيوم "المتسخ" تفتح قناة لمعالجة الخردة التي يصعب إعادة تدويرها، مما يحسن كفاءة دورة حياة المادة.
• الهيدروجين: إنتاج الهيدروجين في الموقع من تفاعل الألومنيوم والماء يتجنب المخاطر المرتبطة بتخزين الهيدروجين الغازي أو السائل.

المتغيرات التي يجب مراقبتها

• لم يتم الكشف بعد عن تفاصيل تتعلق بتركيبة المحفز.
• لا تتوفر بيانات حول التكلفة والأداء والموثوقية على نطاق تجاري.
• ستتوفر أولى عمليات نشر النظام والتعليقات التشغيلية في الموقع في أوائل العام المقبل.

قال جودارت في عرض توضيحي في المختبر إن الألومنيوم يتفاعل ليغلي الماء على الفور عند إضافته، مما يسلط الضوء على سرعة إطلاق الطاقة: "الوقت الذي يستغرقه غلي الماء على موقدك سيكون أبطأ بكثير من هذا".

المصدر: https://baolamdong.vn/nhom-thanh-nhien-lieu-mat-do-nang-luong-gap-8-lan-hydrogen-397616.html