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.

شركة "فاوند إنرجي"، وهي شركة ناشئة أسسها بيتر جودارت، عالم ناسا السابق، عام ٢٠٢٢، تُسوّق حلاً لتحويل الألومنيوم إلى مصدر خالٍ من الكربون للحرارة والهيدروجين. ووفقًا للبيانات المنشورة، يُمكن للألومنيوم إطلاق ١٥.٨ ميغا جول من الحرارة لكل كيلوغرام، وإنتاج هيدروجين بكثافة طاقة تبلغ ٣٦.٣ ميغا جول لكل لتر، أي ما يقرب من ثمانية أضعاف كثافة الهيدروجين السائل، الذي يبلغ حجمه ٧.٢ ميغا جول لكل لتر. وقد جمعت الشركة ١٢ مليون دولار أمريكي في جولة تمويل أولية، وتخطط لتركيب أول نظام لها في منشأة لتصنيع الأدوات في الجنوب الشرقي مطلع العام المقبل، باستخدام خردة الألومنيوم الموجودة في الموقع كمدخلات.

التطورات وحالة التسويق

أعلن مختبر شركة "فاوند إنرجي" في أواخر أكتوبر/تشرين الأول أنه يستعد لتركيب أول نظام صناعي لتوليد الحرارة والهيدروجين. ولم تتوفر بعد بيانات تسعير أو خصومات تجارية لهذا الحل؛ وينصب التركيز الآن على اختبار النظام الأول وعرضه تجريبيًا ونشره ميدانيًا مطلع العام المقبل.

منصة التكنولوجيا والبيانات الرئيسية

• الحرارة المنطلقة عند أكسدة الألومنيوم: 15.8 ميجا جول/كجم.
• يتمتع الهيدروجين المنتج بكثافة طاقة تصل إلى 36.3 ميجا جول/لتر؛ وبالمقارنة، يصل الهيدروجين المسال إلى 7.2 ميجا جول/لتر.
• يؤدي تفاعل الألومنيوم مع الماء إلى إنتاج أكسيد الألومنيوم وإطلاق الحرارة والهيدروجين؛ ويتم توليد الهيدروجين في الموقع، مما يتجنب خطر تخزين الغاز أو السائل.
• إن العائق التقليدي هو طبقة أكسيد الألومنيوم السطحية التي تعيق التفاعل العميق؛ وتستخدم شركة Found Energy محفزًا معدنيًا سائلًا يخترق البنية الدقيقة، ويقشر طبقة الأكسيد بحيث يستمر التفاعل بشكل مستمر مثل "الغلاية".

بيتر جودارت، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة فاوند إنرجي، في مختبر الشركة. الصورة: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

مقارنة تاريخية ورأي الخبراء

استُكشفت فكرة استخدام الألومنيوم كوقود لعقود. درس جيف سكامينز (من جامعة برونيل بلندن) الألومنيوم كوقود للمركبات في ثمانينيات القرن الماضي، لكنه فشل لعدم فعالية تفاعل الألومنيوم مع الماء. يُقر بيتر جودارت بأن حاجز الأكسيد دفع الناس إلى التخلي عن الفكرة مرارًا وتكرارًا، لكنه يعتقد أن محفزًا معدنيًا سائلًا أكّالًا كان الاكتشاف الذي ساهم في استمرار التفاعل.

حبيبات ألومنيوم مُعالجة بمحفز (صندوق زجاجي على اليسار) ورقائق ألومنيوم خام (يمين). الصورة: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

تحليل الاتجاهات والسيناريوهات

على المدى القصير، تهدف شركة Found Energy إلى توفير التدفئة الصناعية والهيدروجين في الموقع لمنشآت التصنيع، والتي ستبدأ بمصنع أدوات في الجنوب الشرقي. على المدى المتوسط، إذا استقر النموذج وتوسع، فسيتمكن من حل مشكلتين في آن واحد: تقليل الانبعاثات في صناعتي الأسمنت والصلب، ومعالجة كميات كبيرة من خردة الألومنيوم "المتسخة" التي يصعب إعادة تدويرها.

قدرة العرض والطلب على المواد الخام

المؤشرات	كتلة	مصدر
لا يتم إعادة تدوير خردة الألومنيوم التي يتم جمعها كل عام	أكثر من 3,000,000 طن	المعهد الدولي للألمنيوم
لا يتم جمع الألومنيوم أو حرقه مع القمامة.	9,000,000 طن/سنة	المعهد الدولي للألمنيوم
هناك حاجة إلى الألومنيوم لنموذج "الحلقة المغلقة" لتلبية جميع الاحتياجات الحرارية الصناعية	300,000,000 طن (≈4% من الاحتياطيات)	وفقا 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 ما تم قياسها وفقًا للتقديرات الداخلية، فستبلغ كمية الألومنيوم الداخلة إلى الدورة حوالي 300 مليون طن، أي ما يعادل حوالي 4% من احتياطيات الألومنيوم في الأرض.

التأثير المحتمل على الصناعات ذات الصلة

• الصناعة الثقيلة: يمكن لمصادر الحرارة الخالية من الكربون أن تقلل الانبعاثات في صناعات الأسمنت والصلب.
• سوق إعادة تدوير الألومنيوم: إن القدرة على استهلاك الألومنيوم "القذر" تفتح قناة لمعالجة الخردة التي يصعب إعادة تدويرها، مما يحسن كفاءة دورة حياة المواد.
• الهيدروجين: إن إنتاج الهيدروجين في الموقع من تفاعل الألومنيوم مع الماء يتجنب مخاطر تخزين الهيدروجين الغازي أو السائل.

المتغيرات التي يجب مراقبتها

• لم يتم الكشف عن تفاصيل تركيبة المحفز.
• لا توجد بيانات حول التكلفة والأداء والموثوقية على نطاق تجاري.
• من المقرر أن يتم نشر النظام الأول وتقييم العمليات الميدانية في أوائل العام المقبل.

وفي عرض توضيحي في المختبر، قال جودارت إن الألومنيوم تفاعل ليغلي الماء فور إضافته، مما سلط الضوء على السرعة التي يتم بها إطلاق الطاقة: "سيستغرق غلي الماء على موقدك وقتًا أطول من هذا".

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