알루미늄 연료, 수소보다 에너지 밀도 8배 높아

전 NASA 과학자 피터 고다르트가 2022년에 설립한 스타트업 파운드 에너지(Found Energy)는 알루미늄을 탄소 없는 열과 수소 공급원으로 전환하는 솔루션을 상용화하고 있습니다. 발표된 자료에 따르면, 알루미늄은 킬로그램당 15.8메가줄의 열을 방출하고 리터당 36.3메가줄의 에너지 밀도를 가진 수소를 생성할 수 있습니다. 이는 부피 기준 리터당 7.2메가줄인 액체 수소의 거의 8배에 달하는 수치입니다. 파운드 에너지는 1,200만 달러의 시드 투자를 유치했으며, 내년 초 동남부 지역의 공구 제조 시설에 현장 알루미늄 스크랩을 투입하여 첫 번째 시스템을 설치할 계획입니다.

상용화 현황 및 현황

파운드 에너지(Found Energy) 연구소는 10월 말, 첫 번째 산업 고객사인 열 및 수소 생산 시설 설치를 준비 중이라고 밝혔습니다. 해당 솔루션에 대한 가격 데이터나 상업적 할인 혜택은 아직 제공되지 않았으며, 현재는 내년 초 현장에 첫 번째 시스템을 테스트, 시연 및 구축하는 데 집중하고 있습니다.

기술 플랫폼 및 주요 데이터

알루미늄이 산화될 때 방출되는 열: 15.8 MJ/kg.
생산된 수소의 에너지 밀도는 최대 36.3MJ/리터입니다. 이에 비해 액화수소의 에너지 밀도는 7.2MJ/리터에 이릅니다.
알루미늄-물 반응은 알루미늄 산화물을 생성하고 열과 수소를 방출합니다. 수소는 현장에서 생성되므로 가스나 액체를 저장할 필요가 없습니다.
기존의 장애물은 깊은 반응을 막는 표면의 알루미늄 산화물 층입니다. Found Energy는 미세 구조를 관통하여 산화물 층을 벗겨내는 액체 금속 촉매를 사용하여 반응이 "보일러"처럼 지속적으로 진행됩니다.

파운드 에너지(Found Energy)의 설립자 겸 CEO인 피터 고다트(Peter Godart)가 회사 연구실에서 포즈를 취하고 있다. 사진: MIT

역사적 비교와 전문가 의견

알루미늄을 연료로 사용하는 아이디어는 수십 년 동안 연구되어 왔습니다. 제프 스카만스(브루넬 대학교 런던)는 1980년대에 알루미늄을 자동차 연료로 연구했지만, 알루미늄-물 반응의 효율이 낮아 실패했습니다. 피터 고다트는 산화물 장벽 때문에 "사람들이 여러 번 이 아이디어를 포기했다"는 점을 인정하지만, 부식성 액체 금속 촉매가 반응을 지속시키는 돌파구였다고 생각합니다.

촉매 처리된 알루미늄 펠릿(왼쪽 유리 상자)과 원재료 알루미늄 플레이크(오른쪽). 사진: MIT

추세 및 시나리오 분석

Found Energy는 단기적으로 제조 시설, 특히 동남부 지역의 공구 공장에 산업용 열과 수소를 현장 공급하는 것을 목표로 합니다. 중기적으로, 이 모델이 안정적으로 운영되고 확장된다면, 시멘트 및 철강 산업의 배출량 감축과 재활용이 어려운 대량의 "오염된" 알루미늄 스크랩 처리라는 두 가지 병목 현상을 동시에 해결할 수 있을 것입니다.

원자재 수급 능력

지표	대량의	원천
매년 수거되는 알루미늄 스크랩은 재활용되지 않습니다.	3,000,000톤 이상	국제 알루미늄 연구소
알루미늄은 쓰레기와 함께 수거되거나 소각되지 않습니다.	연간 9,000,000톤	국제 알루미늄 연구소
모든 산업 열 요구 사항을 충족하기 위해 "폐쇄 루프" 모델에 알루미늄이 필요함	3억 톤(매장량의 약 4%)	회사 추정에 따르면

재료 순환 측면에서, 회사는 반응기에서 수산화알루미늄을 회수하고 깨끗한 전기를 사용하여 금속 알루미늄으로 환원하여 "폐쇄 루프" 투입을 생성할 계획입니다. 내부 추정대로 규모를 확장할 경우, 순환에 투입되는 알루미늄의 양은 약 3억 톤으로, 지구 알루미늄 매장량의 약 4%에 해당합니다.