Aluminium als brandstof, energiedichtheid 8 keer die van waterstof

Found Energy, een startup opgericht in 2022 door voormalig NASA- wetenschapper Peter Godart, commercialiseert een oplossing om aluminium om te zetten in een koolstofvrije bron van warmte en waterstof. Volgens gepubliceerde gegevens kan aluminium 15,8 megajoule warmte per kilogram vrijmaken en waterstof creëren met een energiedichtheid van 36,3 megajoule per liter, bijna acht keer zo groot als die van vloeibare waterstof, die 7,2 megajoule per liter volume is. Het bedrijf heeft een startkapitaal van $ 12 miljoen opgehaald en is van plan om begin volgend jaar zijn eerste systeem te installeren in een gereedschapsfabriek in het zuidoosten van de Verenigde Staten, met aluminiumschroot ter plaatse als input.

Ontwikkelingen en status van commercialisering

Het laboratorium van Found Energy meldde eind oktober dat het zich voorbereidde op de installatie van zijn eerste industriële klant voor warmte en waterstof. Er waren nog geen prijsgegevens of commerciële kortingen voor de oplossing beschikbaar; de focus ligt nu op het testen, demonstreren en implementeren van het eerste systeem in de praktijk begin volgend jaar.

Technologieplatform en kerngegevens

Warmte die vrijkomt bij oxidatie van aluminium: 15,8 MJ/kg.
De geproduceerde waterstof heeft een energiedichtheid van maximaal 36,3 MJ/liter. Ter vergelijking: vloeibaar waterstof bereikt een energiedichtheid van 7,2 MJ/liter.
Bij de aluminium-waterreactie ontstaat aluminiumoxide, waarbij warmte en waterstof vrijkomen. De waterstof wordt ter plaatse gegenereerd, waardoor het risico van gas- of vloeistofopslag wordt vermeden.
Het traditionele obstakel is de oppervlaktelaag van aluminiumoxide die de diepe reactie blokkeert; Found Energy gebruikt een vloeibare metaalkatalysator die de microstructuur binnendringt en de oxidelaag afpelt, zodat de reactie continu verloopt als een "stoomketel".

Peter Godart, oprichter en CEO van Found Energy, in het laboratorium van het bedrijf. Foto: MIT

Historische vergelijking en deskundig oordeel

Het idee om aluminium als brandstof te gebruiken wordt al tientallen jaren onderzocht. Geoff Scamans (Brunel University London) bestudeerde in de jaren 80 aluminium als brandstof voor voertuigen, maar mislukte omdat de aluminium-waterreactie niet efficiënt genoeg was. Peter Godart geeft toe dat de oxidebarrière ertoe heeft geleid dat "mensen het idee vaak hebben laten varen", maar hij gelooft dat een corrosieve vloeibare metaalkatalysator de doorbraak was om de reactie in stand te houden.

Met katalysator behandelde aluminiumkorrels (glas links) en ruwe aluminiumvlokken (rechts). Foto: MIT

Trend- en scenarioanalyse

Op korte termijn wil Found Energy industriële warmte en waterstof leveren aan productiefaciliteiten, aanvankelijk een gereedschapsfabriek in het zuidoosten. Op de middellange termijn, mits het model stabiel is en groeit, kan het tegelijkertijd twee knelpunten oplossen: het verminderen van emissies in de cement- en staalindustrie en het verwerken van grote hoeveelheden 'vuil' aluminiumschroot dat moeilijk te recyclen is.

Vraag- en aanbodcapaciteit voor grondstoffen

Indicatoren	Massa	Bron
Het ingezamelde aluminiumschroot wordt niet elk jaar gerecycled	Meer dan 3.000.000 ton	Internationaal Aluminium Instituut
Aluminium wordt niet ingezameld of verbrand met afval.	9.000.000 ton/jaar	Internationaal Aluminium Instituut
Aluminium nodig voor ‘gesloten lus’-model om aan alle industriële thermische behoeften te voldoen	300.000.000 ton (≈4% van de reserves)	Volgens schattingen van het bedrijf

Wat de materiaalcyclus betreft, is het bedrijf van plan aluminiumhydroxide uit de reactor te winnen en schone elektriciteit te gebruiken om dit te reduceren tot metallisch aluminium, waardoor een "gesloten kringloop" ontstaat. Indien de interne schatting wordt toegepast, zou de hoeveelheid aluminium die de cyclus binnenkomt ongeveer 300.000.000 ton bedragen, wat overeenkomt met ongeveer 4% van de aluminiumreserves op aarde.

Mogelijke impact op aanverwante industrieën

Zware industrie: CO2-vrije warmtebronnen kunnen de uitstoot in de cement- en staalindustrie verminderen.
Aluminiumrecyclingmarkt: Door de mogelijkheid om ‘vuil’ aluminium te consumeren, ontstaat er een kanaal voor de verwerking van moeilijk te recyclen schroot, waardoor de efficiëntie van de levenscyclus van het materiaal wordt verbeterd.
Waterstof: Waterstofproductie op locatie via de aluminium-waterreactie vermijdt de risico's van de opslag van gasvormige of vloeibare waterstof.

Te monitoren variabelen

Er zijn geen details over de samenstelling van de katalysator bekendgemaakt.
Er zijn geen gegevens over de kosten, prestaties en betrouwbaarheid op commerciële schaal.
De eerste implementatie van het systeem en de operationele feedback in het veld staan gepland voor begin volgend jaar.

Tijdens een laboratoriumdemonstratie zei Godart dat het aluminium reageerde door het water direct na toevoeging aan de kook te brengen. Hij benadrukte daarbij de snelheid waarmee energie vrijkomt: "Het zou langer duren om water op jouw fornuis aan de kook te brengen dan dit."

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