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 πρώην επιστήμονα της NASA Peter Godart, εμπορευματοποιεί μια λύση για τη μετατροπή του αλουμινίου σε πηγή θερμότητας και υδρογόνου χωρίς άνθρακα. Σύμφωνα με δημοσιευμένα δεδομένα, το αλουμίνιο μπορεί να απελευθερώσει 15,8 megajoules θερμότητας ανά κιλό και να δημιουργήσει υδρογόνο με ενεργειακή πυκνότητα 36,3 megajoules ανά λίτρο, σχεδόν οκτώ φορές μεγαλύτερη από αυτή του υγρού υδρογόνου, η οποία είναι 7,2 megajoules ανά λίτρο κατ' όγκο. Η εταιρεία έχει συγκεντρώσει μια αρχική χρηματοδότηση 12 εκατομμυρίων δολαρίων και σχεδιάζει να εγκαταστήσει το πρώτο της σύστημα σε μια εγκατάσταση κατασκευής εργαλείων στα νοτιοανατολικά στις αρχές του επόμενου έτους, χρησιμοποιώντας ως εισροή θραύσματα αλουμινίου επί τόπου.

Εξελίξεις και κατάσταση εμπορευματοποίησης

Το εργαστήριο της Found Energy δήλωσε στα τέλη Οκτωβρίου ότι προετοιμαζόταν να εγκαταστήσει τον πρώτο βιομηχανικό πελάτη του για θέρμανση και υδρογόνο. Δεν υπήρχαν ακόμη διαθέσιμα στοιχεία τιμολόγησης ή εμπορικές εκπτώσεις για τη λύση. Η εστίαση είναι τώρα στη δοκιμή, την επίδειξη και την ανάπτυξη του πρώτου συστήματος στο πεδίο στις αρχές του επόμενου έτους.

Τεχνολογική Πλατφόρμα και Βασικά Δεδομένα

• 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 το υγροποιημένο υδρογόνο φτάνει τα 7,2 MJ/λίτρο.
• Η αντίδραση αλουμινίου-νερού παράγει οξείδιο του αλουμινίου και απελευθερώνει θερμότητα και 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 βαθιά αντίδραση. Η Found Energy χρησιμοποιεί έναν καταλύτη υγρού μετάλλου που διεισδύει στη μικροδομή, ξεφλουδίζοντας 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

Ιστορική σύγκριση και γνώμη ειδικών

Η ιδέα της χρήσης αλουμινίου ως καυσίμου έχει διερευνηθεί εδώ και δεκαετίες. Ο Geoff Scamans (Πανεπιστήμιο Brunel Λονδίνου) μελέτησε το αλουμίνιο ως καύσιμο για οχήματα τη δεκαετία του 1980, αλλά απέτυχε επειδή η αντίδραση αλουμινίου-νερού δεν ήταν αρκετά αποτελεσματική. Ο Peter Godart παραδέχεται ότι το φράγμα οξειδίων έχει κάνει «τους ανθρώπους να προσπαθούν να εγκαταλείψουν την ιδέα πολλές φορές», αλλά πιστεύει ότι ένας διαβρωτικός καταλύτης υγρού μετάλλου ήταν η σημαντική ανακάλυψη για τη διατήρηση της αντίδρασης.

Σφαιρίδια αλουμινίου επεξεργασμένα με καταλύτη (γυάλινο κουτί στα αριστερά) και ακατέργαστες νιφάδες αλουμινίου (δεξιά). Φωτογραφία: MIT

Ανάλυση τάσεων και σεναρίων

Βραχυπρόθεσμα, η Found Energy στοχεύει στην παροχή βιομηχανικής θερμότητας και υδρογόνου επιτόπου σε εγκαταστάσεις παραγωγής, αρχικά σε ένα εργοστάσιο εργαλείων στα νοτιοανατολικά. Μεσοπρόθεσμα, εάν είναι σταθερό και επεκταθεί, το μοντέλο μπορεί ταυτόχρονα να λύσει 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

Δείκτες	Μάζα	Πηγή
Τα απορρίμματα αλουμινίου που συλλέγονται δεν ανακυκλώνονται κάθε χρόνο	Περισσότεροι από 3.000.000 τόνοι	Διεθνές Ινστιτούτο Αλουμινίου
Το αλουμίνιο δεν συλλέγεται ούτε καίγεται μαζί με τα σκουπίδια.	9.000.000 τόνοι/έτος	Διεθνές Ινστιτούτο Αλουμινίου
Απαιτείται αλουμίνιο για μοντέλο «κλειστού βρόχου» για την κάλυψη όλων των βιομηχανικών θερμικών αναγκών	300.000.000 τόνοι (≈4% των αποθεμάτων)	Σύμφωνα με 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 μετατρέψει σε μεταλλικό αλουμίνιο, δημιουργώντας μια εισροή «κλειστού βρόχου». Εάν κλιμακωθεί όπως εκτιμάται εσωτερικά, η ποσότητα αλουμινίου που εισέρχεται στον κύκλο θα είναι περίπου 300.000.000 τόνοι, που ισοδυναμεί με περίπου 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 αποτελεσματικότητα του κύκλου ζωής του υλικού.
• Υδρογόνο: Η επιτόπια παραγωγή υδρογόνου από την αντίδραση αλουμινίου-νερού αποφεύγει τους κινδύνους αποθήκευσης αερίου ή υγρού υδρογόνου.

Μεταβλητές προς παρακολούθηση

• Λεπτομέρειες σχετικά με τη σύνθεση του καταλύτη δεν έχουν δημοσιοποιηθεί.
• Δεν υπάρχουν δεδομένα σχετικά με το κόστος, την απόδοση και την αξιοπιστία σε εμπορική κλίμακα.
• Η πρώτη ανάπτυξη του συστήματος και η ανατροφοδότηση της λειτουργίας πεδίου έχουν προγραμματιστεί για τις αρχές του επόμενου έτους.

Σε μια εργαστηριακή επίδειξη, ο Godart είπε ότι το αλουμίνιο αντέδρασε βράζοντας το νερό αμέσως μετά την προσθήκη, τονίζοντας την ταχύτητα με την οποία απελευθερώνεται η ενέργεια: «Θα χρειαζόταν περισσότερος χρόνος για να βράσει νερό στην κουζίνα σας από αυτόν τον τρόπο».

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