Aluminium als Brennstoff, Energiedichte 8-mal höher als die von Wasserstoff

Found Energy, ein 2022 vom ehemaligen NASA- Wissenschaftler Peter Godart gegründetes Startup, vermarktet eine Lösung, die Aluminium in eine kohlenstofffreie Wärme- und Wasserstoffquelle umwandelt. Veröffentlichten Daten zufolge kann das Aluminium 15,8 Megajoule Wärme pro Kilogramm freisetzen und Wasserstoff mit einer Energiedichte von 36,3 Megajoule pro Liter erzeugen – fast achtmal so viel wie flüssiger Wasserstoff mit 7,2 Megajoule pro Liter Volumen. Das Unternehmen hat eine Startkapitalfinanzierung von 12 Millionen US-Dollar eingeworben und plant, Anfang nächsten Jahres sein erstes System in einer Werkzeugfabrik im Südosten der USA zu installieren. Als Ausgangsmaterial dient vor Ort produzierter Aluminiumschrott.

Entwicklungen und Stand der Kommerzialisierung

Das Labor von Found Energy gab Ende Oktober bekannt, dass es die Installation seines ersten Industriekunden für Wärme und Wasserstoff vorbereitet. Preisangaben oder kommerzielle Rabatte für die Lösung lagen noch nicht vor. Der Fokus liegt nun auf der Erprobung, Demonstration und Inbetriebnahme des ersten Systems im Feld Anfang nächsten Jahres.

Technologieplattform und Eckdaten

Bei der Oxidation von Aluminium freigesetzte Wärme: 15,8 MJ/kg.
Der erzeugte Wasserstoff weist eine Energiedichte von bis zu 36,3 MJ/Liter auf; verflüssigter Wasserstoff erreicht im Vergleich dazu 7,2 MJ/Liter.
Bei der Aluminium-Wasser-Reaktion entsteht Aluminiumoxid und es werden Wärme und Wasserstoff freigesetzt. Der Wasserstoff wird vor Ort erzeugt, wodurch das Risiko einer Gas- oder Flüssigkeitslagerung vermieden wird.
Das traditionelle Hindernis ist die oberflächliche Aluminiumoxidschicht, die die Tiefenreaktion blockiert. Found Energy verwendet einen Flüssigmetallkatalysator, der in die Mikrostruktur eindringt und die Oxidschicht ablöst, sodass die Reaktion wie in einem „Kessel“ kontinuierlich abläuft.

Peter Godart, Gründer und CEO von Found Energy, im Labor des Unternehmens. Foto: MIT

Historischer Vergleich und Expertenmeinung

Die Idee, Aluminium als Kraftstoff zu nutzen, wird seit Jahrzehnten erforscht. Geoff Scamans (Brunel University London) untersuchte Aluminium bereits in den 1980er Jahren als Kraftstoff für Fahrzeuge, scheiterte jedoch an der unzureichenden Effizienz der Aluminium-Wasser-Reaktion. Peter Godart räumt ein, dass die Oxidbarriere dazu geführt habe, dass „die Idee immer wieder verworfen und wieder aufgegeben wurde“, glaubt aber, dass ein korrosiver Flüssigmetallkatalysator den Durchbruch zur Aufrechterhaltung der Reaktion darstellte.

Katalysatorbehandelte Aluminiumpellets (Glaskasten links) und rohe Aluminiumflocken (rechts). Foto: MIT

Trend- und Szenarioanalyse

Kurzfristig will Found Energy Produktionsstätten, zunächst eine Werkzeugfabrik im Südosten des Landes, vor Ort mit Industriewärme und Wasserstoff versorgen. Mittelfristig, wenn das Modell stabil ist und expandiert, kann es zwei Engpässe gleichzeitig lösen: die Reduzierung der Emissionen in der Zement- und Stahlindustrie und die Verarbeitung großer Mengen „schmutzigen“ Aluminiumschrotts, der schwer zu recyceln ist.

Rohstoffangebot und Nachfragekapazität

Indikatoren	Masse	Quelle
Der gesammelte Aluminiumschrott wird nicht jedes Jahr recycelt	Mehr als 3.000.000 Tonnen	Internationales Aluminiuminstitut
Aluminium wird nicht mit dem Müll gesammelt oder verbrannt.	9.000.000 Tonnen/Jahr	Internationales Aluminiuminstitut
Aluminium wird für das „Closed Loop“-Modell benötigt, um alle industriellen Wärmeanforderungen zu erfüllen	300.000.000 Tonnen (≈4 % der Reserven)	Nach Unternehmensschätzungen

Was den Materialkreislauf betrifft, plant das Unternehmen, Aluminiumhydroxid aus dem Reaktor zurückzugewinnen und mithilfe von sauberem Strom zu metallischem Aluminium zu reduzieren. So entsteht ein geschlossener Kreislauf. Bei einer Skalierung gemäß der internen Schätzung würde die in den Kreislauf gelangende Aluminiummenge etwa 300.000.000 Tonnen betragen, was etwa 4 % der weltweiten Aluminiumreserven entspricht.

Mögliche Auswirkungen auf verwandte Branchen

Schwerindustrie: Kohlenstofffreie Wärmequellen können die Emissionen in der Zement- und Stahlindustrie reduzieren.
Markt für Aluminiumrecycling: Die Möglichkeit, „schmutziges“ Aluminium zu verbrauchen, eröffnet einen Kanal für die Verarbeitung schwer recycelbarer Schrotte und verbessert so die Effizienz des Materiallebenszyklus.
Wasserstoff: Durch die Wasserstoffproduktion vor Ort aus der Aluminium-Wasser-Reaktion werden die Risiken der Speicherung von gasförmigem oder flüssigem Wasserstoff vermieden.

Zu überwachende Variablen

Einzelheiten zur Katalysatorzusammensetzung wurden nicht veröffentlicht.
Es liegen keine Daten zu Kosten, Leistung und Zuverlässigkeit im kommerziellen Maßstab vor.
Die erste Systembereitstellung und das Feedback zum Betrieb im Feld sind für Anfang nächsten Jahres geplant.

In einer Labordemonstration sagte Godart, das Aluminium habe sofort nach der Zugabe reagiert und das Wasser zum Kochen gebracht, was die Geschwindigkeit der Energiefreisetzung verdeutlicht: „Auf Ihrem Herd würde es länger dauern, Wasser zum Kochen zu bringen.“

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