Алюминий в качестве топлива, плотность энергии в 8 раз выше, чем у водорода

Компания Found Energy Питера Годарта (бывшего сотрудника НАСА) привлекла финансирование в размере 12 миллионов долларов и планирует установить систему в начале следующего года. Решение использует алюминиевый лом для выработки 15,8 МДж/кг тепла и 36,3 МДж/литр водорода, стремясь к производству энергии без выбросов углерода.

Found Energy, стартап, основанный в 2022 году бывшим учёным NASA Питером Годартом, занимается коммерциализацией решения по превращению алюминия в безуглеродный источник тепла и водорода. Согласно опубликованным данным, алюминий способен выделять 15,8 мегаджоулей тепла на килограмм и производить водород с плотностью энергии 36,3 мегаджоуля на литр, что почти в восемь раз превышает плотность жидкого водорода, которая составляет 7,2 мегаджоуля на литр по объёму. Компания привлекла 12 миллионов долларов в рамках посевного раунда и планирует установить свою первую систему на предприятии по производству инструментов на юго-востоке страны в начале следующего года, используя в качестве сырья местный алюминиевый лом.

Развитие и статус коммерциализации

В конце октября лаборатория Found Energy заявила о подготовке к установке первого промышленного оборудования для получения тепла и водорода. Данные о ценах или коммерческих скидках на это решение пока недоступны; сейчас основное внимание уделяется тестированию, демонстрации и внедрению первой системы в эксплуатацию в начале следующего года.

Технологическая платформа и ключевые данные

• Тепло, выделяющееся при окислении алюминия: 15,8 МДж/кг.
• Энергетическая плотность получаемого водорода достигает 36,3 МДж/л; для сравнения, у сжиженного водорода она достигает 7,2 МДж/л.
• В результате реакции алюминия с водой образуется оксид алюминия и выделяется тепло и водород; водород вырабатывается на месте, что исключает риск его хранения в газообразном или жидком виде.
• Традиционным препятствием является поверхностный слой оксида алюминия, который блокирует глубокую реакцию; Found Energy использует жидкий металлический катализатор, который проникает в микроструктуру, отслаивая оксидный слой, так что реакция протекает непрерывно, как в «котле».

Питер Годарт, основатель и генеральный директор Found Energy, в лаборатории компании. Фото: Массачусетский технологический институт

Историческое сравнение и мнение экспертов

Идея использования алюминия в качестве топлива изучается уже несколько десятилетий. Джефф Скаманс (Лондонский университет Брунеля) изучал алюминий в качестве топлива для автомобилей в 1980-х годах, но потерпел неудачу из-за недостаточной эффективности реакции алюминия с водой. Питер Годарт признаёт, что оксидный барьер заставлял «много раз отказываться от этой идеи», но считает, что прорывом в поддержании реакции стал коррозионный жидкометаллический катализатор.

Алюминиевые гранулы, обработанные катализатором (стеклянный контейнер слева), и необработанные алюминиевые хлопья (справа). Фото: Массачусетский технологический институт

Анализ тенденций и сценариев

В краткосрочной перспективе Found Energy планирует обеспечить промышленные предприятия теплом и водородом непосредственно на территории завода, изначально инструментального завода на юго-востоке страны. В среднесрочной перспективе, при условии стабильности и расширения, эта модель сможет одновременно решить две проблемы: сократить выбросы в цементной и сталелитейной промышленности и переработать большие объёмы «грязного» алюминиевого лома, который сложно перерабатывать.

Поставки и спрос на сырье

Индикаторы	Масса	Источник
Собранный алюминиевый лом не перерабатывается каждый год.	Более 3 000 000 тонн	Международный институт алюминия
Алюминий не собирается и не сжигается вместе с мусором.	9 000 000 тонн/год	Международный институт алюминия
Алюминий необходим для модели «замкнутого цикла» для удовлетворения всех промышленных тепловых потребностей	300 000 000 тонн (≈4% запасов)	По оценкам компании

Что касается материального цикла, компания планирует извлекать гидроксид алюминия из реактора и использовать чистую электроэнергию для его восстановления до металлического алюминия, создавая таким образом замкнутый цикл. Если масштабировать цикл по внутренним оценкам, объём алюминия, поступающего в цикл, составит около 300 000 000 тонн, что эквивалентно примерно 4% от мировых запасов алюминия.

Потенциальное влияние на смежные отрасли

• Тяжелая промышленность: источники тепла без выбросов углерода могут сократить выбросы в цементной и сталелитейной промышленности.
• Рынок переработки алюминия: Возможность потреблять «грязный» алюминий открывает канал для переработки трудноперерабатываемого лома, повышая эффективность жизненного цикла материала.
• Водород: производство водорода на месте путем реакции алюминия с водой позволяет избежать рисков, связанных с хранением газообразного или жидкого водорода.

Переменные для мониторинга

• Подробности состава катализатора не разглашаются.
• Данные о стоимости, производительности и надежности в коммерческих масштабах отсутствуют.
• Первое развертывание системы и получение отзывов о ее эксплуатации на местах запланированы на начало следующего года.

В ходе лабораторной демонстрации Годарт рассказал, что алюминий сразу же после добавления в воду вступил в реакцию, что подчеркнуло скорость высвобождения энергии: «Чтобы вскипятить воду на вашей плите, потребовалось бы больше времени, чем здесь».

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