燃料としてのアルミニウム、エネルギー密度は水素の8倍

2022年に元NASA 科学者ピーター・ゴダート氏によって設立されたスタートアップ企業、ファウンド・エナジーは、アルミニウムを炭素フリーの熱源と水素源に変換するソリューションを商業化しています。公表されたデータによると、アルミニウムは1キログラムあたり15.8メガジュールの熱を放出し、1リットルあたり36.3メガジュールのエネルギー密度を持つ水素を生成できます。これは、体積比で1リットルあたり7.2メガジュールの液体水素の約8倍に相当します。同社はシードラウンドで1,200万ドルを調達しており、来年初めに南東部の工具製造施設に、現場のアルミニウムスクラップを原料として最初のシステムを設置する予定です。

商業化の進展と状況

ファウンド・エナジーの研究所は10月下旬、熱と水素を供給する最初の産業顧客への設置準備を進めていると発表した。このソリューションの価格データや商用割引はまだ発表されていないが、現在は来年初めに最初のシステムを現場でテスト、実証、そして導入することに重点を置いている。

テクノロジープラットフォームと主要データ

アルミニウムが酸化されるときに放出される熱：15.8 MJ/kg。
生成される水素のエネルギー密度は最大 36.3 MJ/リットルです。比較すると、液化水素は 7.2 MJ/リットルに達します。
アルミニウムと水の反応により酸化アルミニウムが生成され、熱と水素が放出されます。水素は現場で生成されるため、ガスまたは液体の保管のリスクを回避できます。
従来の障害は、深部反応を阻害する表面の酸化アルミニウム層でした。Found Energyは、微細構造に浸透して酸化層を剥離する液体金属触媒を使用し、反応が「ボイラー」のように継続的に進行するようにします。

ファウンド・エナジーの創業者兼CEO、ピーター・ゴダート氏。同社の研究所にて。写真：MIT

歴史的比較と専門家の意見

アルミニウムを燃料として利用するというアイデアは、数十年にわたって研究されてきました。ジェフ・スキャマンス（ロンドン大学ブルネル校）は1980年代に自動車燃料としてのアルミニウムを研究しましたが、アルミニウムと水の反応が十分に効率的でなかったため失敗に終わりました。ピーター・ゴダート氏は、酸化物障壁のせいで「人々は何度もこのアイデアを試しては断念した」と認めていますが、腐食性の液体金属触媒こそが反応を持続させるための画期的な発明だったと考えています。

触媒処理されたアルミニウムペレット（左のガラス箱）と未精製のアルミニウムフレーク（右）。写真：MIT

トレンドとシナリオ分析

短期的には、ファウンド・エナジーは、南東部の工具工場を皮切りに、製造施設に産業用熱と水素をオンサイトで供給することを目指しています。中期的には、事業が安定し拡大すれば、このモデルはセメント・鉄鋼業界における排出量削減と、リサイクルが困難な大量の「汚れた」アルミニウムスクラップ処理という2つのボトルネックを同時に解決できる可能性があります。

原材料の供給と需要能力

指標	質量	ソース
収集されたアルミニウムスクラップは毎年リサイクルされない	300万トン以上	国際アルミニウム協会
アルミニウムはゴミとして回収または焼却されません。	年間900万トン	国際アルミニウム協会
あらゆる産業用熱需要を満たす「閉ループ」モデルに必要なアルミニウム	3億トン（埋蔵量の約4％）	同社の推定によると

物質循環の観点から、同社は反応炉から水酸化アルミニウムを回収し、クリーンな電力を用いて金属アルミニウムに還元することで、「クローズドループ」の投入を実現する計画です。社内推定通りの規模で実施した場合、この循環に投入されるアルミニウムの量は約3億トンとなり、これは地球上のアルミニウム埋蔵量の約4%に相当します。