Αλουμίνιο ως καύσιμο, ενεργειακή πυκνότητα 8 φορές μεγαλύτερη από αυτή του υδρογόνου

Η Found Energy του Peter Godart (πρώην NASA) συγκέντρωσε χρηματοδότηση 12 εκατομμυρίων δολαρίων και πρόκειται να εγκαταστήσει το σύστημα στις αρχές του επόμενου έτους. Η λύση χρησιμοποιεί άχρηστα αλουμίνια για την παραγωγή 15,8 MJ/kg θερμότητας και 36,3 MJ/λίτρο υδρογόνου, με στόχο την παραγωγή ενέργειας χωρίς άνθρακα.

Η Found Energy, μια νεοσύστατη επιχείρηση που ιδρύθηκε το 2022 από τον Peter Godart (πρώην επιστήμονα της NASA), εμπορευματοποιεί μια λύση για τη μετατροπή του αλουμινίου σε πηγή θερμότητας και υδρογόνου χωρίς άνθρακα. Σύμφωνα με δημοσιευμένα δεδομένα, το αλουμίνιο, μετά την αντίδραση, μπορεί να απελευθερώσει 15,8 MJ θερμότητας ανά κιλό και να παράγει υδρογόνο με ενεργειακή πυκνότητα έως και 36,3 MJ/λίτρο, σχεδόν οκτώ φορές μεγαλύτερη από αυτήν του υγροποιημένου υδρογόνου (7,2 MJ/λίτρο κατ' όγκο). Η εταιρεία έχει συγκεντρώσει 12 εκατομμύρια δολάρια σε αρχική χρηματοδότηση και σχεδιάζει να εγκαταστήσει το πρώτο της σύστημα σε μια μονάδα κατασκευής εργαλείων στα νοτιοανατολικά στις αρχές του επόμενου έτους, χρησιμοποιώντας ως εισροή θραύσματα αλουμινίου τοπικής προέλευσης.

Εξελίξεις και κατάσταση εμπορευματοποίησης

Στα τέλη Οκτωβρίου, το εργαστήριο της Found Energy ανακοίνωσε ότι προετοιμαζόταν να εγκαταστήσει εξοπλισμό παροχής θερμότητας και υδρογόνου για τον πρώτο βιομηχανικό πελάτη του. Δεν υπάρχουν ακόμη διαθέσιμα δεδομένα τιμολόγησης ή εμπορικής έκπτωσης για τη λύση. Επί του παρόντος, η εστίαση είναι στις δοκιμές, τις επιδείξεις και την αρχική εφαρμογή του συστήματος στις αρχές του επόμενου έτους.

Βασικές πλατφόρμες τεχνολογίας και δεδομένων

• Θερμότητα που απελευθερώνεται κατά την οξείδωση του αλουμινίου: 15,8 MJ/kg.
• Το παραγόμενο υδρογόνο έχει ενεργειακή πυκνότητα έως και 36,3 MJ/λίτρο, ενώ για λόγους σύγκρισης, το υγροποιημένο υδρογόνο φτάνει τα 7,2 MJ/λίτρο.
• Η αντίδραση αλουμινίου-νερού παράγει οξείδιο του αλουμινίου και απελευθερώνει θερμότητα μαζί με υδρογόνο. Το υδρογόνο παράγεται επί τόπου, αποφεύγοντας τον κίνδυνο αποθήκευσης αερίου ή υγρού.
• Το παραδοσιακό εμπόδιο είναι το επιφανειακό στρώμα οξειδίου του αργιλίου που εμποδίζει την αντίδραση σε βάθος. Η Found Energy χρησιμοποιεί έναν καταλύτη υγρού μετάλλου που διεισδύει στη μικροδομή, αφαιρώντας το στρώμα οξειδίου, έτσι ώστε η αντίδραση να προχωρά συνεχώς σαν «λέβητας».

Ο Peter Godart, ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Found Energy, στο εργαστήριο της εταιρείας. Φωτογραφία: MIT.

Σύγκριση ιστορικών δεδομένων και απόψεων ειδικών.

Η ιδέα της χρήσης αλουμινίου ως καυσίμου έχει διερευνηθεί εδώ και δεκαετίες. Ο Geoff Scamans (Πανεπιστήμιο Brunel, Λονδίνο) ερεύνησε την εφαρμογή του αλουμινίου ως υποκατάστατο βενζίνης για οχήματα τη δεκαετία του 1980, αλλά δεν ήταν επιτυχής λόγω της αναποτελεσματικής αντίδρασης αλουμινίου-νερού. Ο Peter Godart αναγνωρίζει ότι το φράγμα στρώματος οξειδίου έχει κάνει «τους ανθρώπους να προσπαθούν να εγκαταλείψουν αυτήν την ιδέα πολλές φορές», αλλά πιστεύει ότι ένας διαβρωτικός καταλύτης υγρού μετάλλου αποτελεί μια σημαντική ανακάλυψη στη διατήρηση της αντίδρασης.

Κόκκοι αλουμινίου μετά από καταλυτική επεξεργασία (γυάλινο δοχείο στα αριστερά) και ακατέργαστα κομμάτια αλουμινίου (στα δεξιά). Φωτογραφία: MIT

Ανάλυση τάσεων και σεναρίων

Βραχυπρόθεσμα, η Found Energy στοχεύει στην παροχή επιτόπιας βιομηχανικής θερμότητας και υδρογόνου σε εγκαταστάσεις παραγωγής, ξεκινώντας με ένα εργοστάσιο εργαλείων στη Νοτιοανατολική Αγγλία. Μεσοπρόθεσμα, εάν λειτουργεί σταθερά και επεκταθεί, το μοντέλο θα μπορούσε ταυτόχρονα να αντιμετωπίσει δύο σημεία συμφόρησης: τη μείωση των εκπομπών στις βιομηχανίες τσιμέντου και χάλυβα και την επεξεργασία μεγάλων όγκων «βρώμικων» απορριμμάτων αλουμινίου που είναι δύσκολο να ανακυκλωθούν.

Προσφορά και ζήτηση πρώτων υλών

Στόχος	Μάζα	Πηγή
Τα απορρίμματα αλουμινίου που συλλέγονται κάθε χρόνο δεν ανακυκλώνονται.	Πάνω από 3.000.000 τόνους	Διεθνές Ινστιτούτο Αλουμινίου
Το αλουμίνιο είτε δεν συλλέγεται είτε καίγεται μαζί με τα σκουπίδια.	9.000.000 τόνοι/έτος	Διεθνές Ινστιτούτο Αλουμινίου
Το αλουμίνιο είναι απαραίτητο για το μοντέλο "κλειστού βρόχου" ώστε να καλύπτει όλες τις βιομηχανικές απαιτήσεις θέρμανσης.	300.000.000 τόνοι (≈4% των αποθεμάτων)	Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις της εταιρείας.

Όσον αφορά τον κύκλο των υλικών, η εταιρεία σχεδιάζει να ανακτήσει υδροξείδιο του αργιλίου από τον αντιδραστήρα και να χρησιμοποιήσει καθαρή ηλεκτρική ενέργεια για να το ανάγει σε μεταλλικό αλουμίνιο, δημιουργώντας μια εισροή «κλειστού βρόχου». Εάν αυξηθεί η κλίμακα όπως εκτιμάται εσωτερικά, η ποσότητα αλουμινίου που εμπλέκεται στον κύκλο θα είναι περίπου 300.000.000 τόνοι, που ισοδυναμεί με περίπου το 4% των αποθεμάτων αλουμινίου της Γης.

Πιθανός αντίκτυπος σε σχετικούς κλάδους

• Βαριά βιομηχανία: Οι πηγές θερμότητας χωρίς άνθρακα μπορούν να μειώσουν τις εκπομπές στις βιομηχανίες τσιμέντου και χάλυβα.
• Αγορά ανακύκλωσης αλουμινίου: Η δυνατότητα κατανάλωσης «βρώμικου» αλουμινίου ανοίγει ένα κανάλι για την επεξεργασία δύσκολα ανακυκλώσιμων απορριμμάτων, βελτιώνοντας την αποδοτικότητα του κύκλου ζωής του υλικού.
• Υδρογόνο: Η επιτόπια παραγωγή υδρογόνου από αντίδραση αλουμινίου-νερού αποφεύγει τους κινδύνους που σχετίζονται με την αποθήκευση αερίου ή υγρού υδρογόνου.

Μεταβλητές προς παρακολούθηση

• Λεπτομέρειες σχετικά με τη σύνθεση του καταλύτη δεν έχουν ακόμη δημοσιοποιηθεί.
• Δεν υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα σχετικά με το κόστος, την απόδοση και την αξιοπιστία σε εμπορική κλίμακα.
• Η πρώτη ανάπτυξη του συστήματος και η επιτόπια επιχειρησιακή ανατροφοδότηση θα είναι διαθέσιμα στις αρχές του επόμενου έτους.

Σε μια εργαστηριακή επίδειξη, ο Godart είπε ότι το αλουμίνιο αντέδρασε και αμέσως έφερε το νερό σε βρασμό κατά την προσθήκη, τονίζοντας την ταχύτητα απελευθέρωσης ενέργειας: «Ο χρόνος που χρειάζεται για να βράσει νερό στην εστία σας θα είναι πολύ πιο αργός από αυτόν».

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