אלומיניום כדלק, צפיפות אנרגיה פי 8 מזו של מימן

חברת Found Energy של פיטר גודארט (לשעבר נאס"א) גייסה 12 מיליון דולר במימון וצפויה להתקין את המערכת בתחילת השנה הבאה. הפתרון משתמש בגרוטאות אלומיניום כדי לייצר 15.8 מגה-ג'אול/ק"ג של חום ו-36.3 מגה-ג'אול/ליטר של מימן, במטרה להשיג אנרגיה נטולת פחמן.

Found Energy, סטארט-אפ שנוסד בשנת 2022 על ידי מדען נאס"א לשעבר פיטר גודארט, ממסחר פתרון להפיכת אלומיניום למקור חום ומימן נטול פחמן. על פי נתונים שפורסמו, האלומיניום יכול לשחרר 15.8 מגה-ג'אול של חום לקילוגרם וליצור מימן בצפיפות אנרגיה של 36.3 מגה-ג'אול לליטר, כמעט פי שמונה מזו של מימן נוזלי, שהם 7.2 מגה-ג'אול לליטר לפי נפח. החברה גייסה סבב גיוס ראשוני של 12 מיליון דולר ומתכננת להתקין את המערכת הראשונה שלה במפעל לייצור כלים בדרום מזרח ארה"ב בתחילת השנה הבאה, תוך שימוש בגרוטאות אלומיניום באתר כחומר גלם.

התפתחויות ומצב המסחור

המעבדה של Found Energy מסרה בסוף אוקטובר כי היא מתכוננת להתקין את הלקוח התעשייתי הראשון שלה לחימום ומימן. טרם היו זמינים נתוני תמחור או הנחות מסחריות לפתרון; כעת המוקד הוא על בדיקה, הדגמה ופריסה של המערכת הראשונה בשטח בתחילת השנה הבאה.

פלטפורמת טכנולוגיה ונתונים מרכזיים

• חום המשתחרר בעת חמצון אלומיניום: 15.8 MJ/kg.
• למימן המיוצר צפיפות אנרגיה של עד 36.3 מגה-ג'אול/ליטר; לשם השוואה, מימן נוזלי מגיע ל-7.2 מגה-ג'אול/ליטר.
• תגובת האלומיניום-מים מייצרת תחמוצת אלומיניום ומשחררת חום ומימן; המימן נוצר באתר, תוך הימנעות מסיכון של אחסון גז או נוזלים.
• המכשול המסורתי הוא שכבת תחמוצת האלומיניום שעל פני השטח, החוסמת את התגובה העמוקה; חברת Found Energy משתמשת בזרז מתכת נוזלי שחודר למיקרו-מבנה, מקלף את שכבת התחמוצת כך שהתגובה מתקדמת ברציפות כמו "דוד".

פיטר גודארט, מייסד ומנכ"ל Found Energy, במעבדת החברה. צילום: MIT

השוואה היסטורית וחוות דעת מומחים

הרעיון של שימוש באלומיניום כדלק נחקר במשך עשרות שנים. ג'ף סקאמנס (אוניברסיטת ברונל לונדון) חקר אלומיניום כדלק לרכבים בשנות ה-80 אך נכשל משום שהתגובה בין אלומיניום למים לא הייתה יעילה מספיק. פיטר גודארט מודה כי מחסום התחמוצת גרם ל"אנשים לנסות ולנטוש את הרעיון פעמים רבות", אך מאמין כי זרז מתכת נוזלית קורוזיבית היה פריצת הדרך לקיום התגובה.

כדורי אלומיניום שטופלו בזרז (קופסת זכוכית משמאל) ופתיתי אלומיניום גולמיים (מימין). צילום: MIT

ניתוח מגמות ותרחישים

בטווח הקצר, Found Energy שואפת לספק חום תעשייתי ומימן באתר למתקני ייצור, בתחילה מפעל כלים בדרום מזרח ארה"ב. בטווח הבינוני, אם המודל יציב ויתרחב, הוא יוכל לפתור בו זמנית שני צווארי בקבוק: הפחתת פליטות בתעשיות המלט והפלדה ועיבוד כמויות גדולות של גרוטאות אלומיניום "מלוכלכות" שקשה למחזר.

קיבולת היצע וביקוש של חומרי גלם

אינדיקטורים	מִסָה	מָקוֹר
גרוטאות אלומיניום שנאספו אינן ממוחזרות מדי שנה	יותר מ-3,000,000 טון	מכון האלומיניום הבינלאומי
אלומיניום לא נאסף או נשרף עם האשפה.	9,000,000 טון/שנה	מכון האלומיניום הבינלאומי
נדרש אלומיניום עבור מודל "לולאה סגורה" כדי לענות על כל הצרכים התרמיים התעשייתיים	300,000,000 טון (כ-4% מהעתודות)	לפי הערכות החברה

מבחינת מחזור החומרים, החברה מתכננת להפיק אלומיניום הידרוקסיד מהכור ולהשתמש בחשמל נקי כדי להמיר אותו לאלומיניום מתכתי, ובכך ליצור קלט של "לולאה סגורה". אם יינתן קנה מידה כפי שהוערך באופן פנימי, כמות האלומיניום הנכנסת למחזור תהיה כ-300,000,000 טון, שווה ערך לכ-4% מעתודות האלומיניום של כדור הארץ.

השפעה פוטנציאלית על תעשיות קשורות

• תעשייה כבדה: מקורות חום נטולי פחמן יכולים להפחית פליטות בתעשיות המלט והפלדה.
• שוק מיחזור האלומיניום: היכולת לצרוך אלומיניום "מלוכלך" פותחת ערוץ לעיבוד גרוטאות שקשה למחזור, ומשפרת את יעילות מחזור חיי החומר.
• מימן: ייצור מימן באתר מתגובת אלומיניום-מים מונע את הסיכונים הכרוכים באחסון מימן בגז או נוזל.

משתנים לניטור

• פרטי הרכב הזרז לא פורסמו.
• אין נתונים על עלות, ביצועים ואמינות בקנה מידה מסחרי.
• פריסת המערכת הראשונה ומשוב תפעולי בשטח מתוכננים לתחילת השנה הבאה.

בהדגמה במעבדה, גודארט אמר שהאלומיניום הגיב והביא מים לרתיחה מיד עם הוספתם, מה שהדגיש את המהירות שבה משתחררת אנרגיה: "ייקח יותר זמן להרתיח מים על הכיריים שלך מאשר זה."

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