Алюміній як паливо, щільність енергії у 8 разів більша, ніж у водню

Компанія Found Energy Пітера Годара (колишнього співробітника NASA) залучила 12 мільйонів доларів фінансування та планує встановити систему на початку наступного року. Це рішення використовує алюмінієвий брухт для виробництва 15,8 МДж/кг тепла та 36,3 МДж/літр водню, прагнучи отримати енергію без викидів вуглецю.

Found Energy, стартап, заснований у 2022 році Пітером Годартом (колишнім науковцем NASA), комерціалізує рішення для перетворення алюмінію на джерело тепла та безвуглецевого водню. Згідно з опублікованими даними, алюміній після реакції може вивільняти 15,8 МДж тепла на кілограм та виробляти водень з щільністю енергії до 36,3 МДж/літр, що майже у вісім разів більше, ніж у зрідженого водню (7,2 МДж/літр за об'ємом). Компанія залучила 12 мільйонів доларів початкового фінансування та планує встановити свою першу систему на заводі з виробництва інструментів на південному сході на початку наступного року, використовуючи як сировину місцевий алюмінієвий брухт.

Розвиток та стан комерціалізації

Наприкінці жовтня лабораторія Found Energy оголосила про підготовку до встановлення обладнання для постачання тепла та водню для свого першого промислового клієнта. Дані про ціни чи комерційні знижки на це рішення поки що недоступні; наразі основна увага зосереджена на тестуванні, демонстраціях та початковому польовому розгортанні системи на початку наступного року.

Ключові технології та платформи даних

• Тепло, що виділяється при окисленні алюмінію: 15,8 МДж/кг.
• Отриманий водень має енергетичну щільність до 36,3 МДж/літр; для порівняння, зріджений водень досягає 7,2 МДж/літр.
• В результаті реакції алюмінію з водою утворюється оксид алюмінію, який виділяє тепло разом із воднем; водень виробляється на місці, що дозволяє уникнути ризику зберігання газу або рідини.
• Традиційною перешкодою є поверхневий шар оксиду алюмінію, який блокує глибоку реакцію; Found Energy використовує каталізатор на основі рідкого металу, який проникає в мікроструктуру, видаляючи шар оксиду, завдяки чому реакція відбувається безперервно, як у «котлі».

Пітер Годарт, засновник і генеральний директор Found Energy, у лабораторії компанії. Фото: MIT.

Порівняння історичних даних та думок експертів.

Ідея використання алюмінію як палива досліджується вже десятиліттями. Джефф Скаманс (Університет Брунеля, Лондон) досліджував застосування алюмінію як замінника бензину для транспортних засобів у 1980-х роках, але це дослідження було невдалим через неефективну реакцію алюміній-вода. Пітер Годарт визнає, що оксидний шар-бар'єр змушував «людей багато разів намагатися відмовитися від цієї ідеї», але вважає, що корозійний рідкометалевий каталізатор є проривом у підтримці реакції.

Алюмінієві гранули після каталітичної обробки (скляна ємність ліворуч) та шматки необробленого алюмінію (праворуч). Фото: MIT

Аналіз тенденцій та сценаріїв

У короткостроковій перспективі Found Energy прагне забезпечити промислове тепло та водень на місці для виробничих об'єктів, починаючи з інструментального заводу на південному сході. У середньостроковій перспективі, за умови стабільної роботи та розширення, модель може одночасно вирішити дві вузькі місця: скорочення викидів у цементній та сталеливарній промисловості та переробку великих обсягів важкоперероблюваного «брудного» алюмінієвого брухту.

Потужність попиту та пропозиції сировини

Ціль	Маса	Джерело
Алюмінієвий брухт, який збирають щороку, не переробляють.	Понад 3 000 000 тонн	Міжнародний алюмінієвий інститут
Алюміній або не збирають, або спалюють разом зі сміттям.	9 000 000 тонн/рік	Міжнародний алюмінієвий інститут
Алюміній потрібен для моделі "замкнутого циклу", щоб задовольнити всі промислові вимоги до опалення.	300 000 000 тонн (≈4% запасів)	Згідно з оцінками компанії.

Щодо матеріального циклу, компанія планує відновлювати гідроксид алюмінію з реактора та використовувати чисту електроенергію для його відновлення до металевого алюмінію, створюючи «замкнутий цикл». Якщо збільшити масштаби циклу, як це оцінюється власними розрахунками, кількість алюмінію, що бере участь у ньому, становитиме приблизно 300 000 000 тонн, що еквівалентно приблизно 4% запасів алюмінію Землі.

Потенційний вплив на суміжні галузі промисловості

• Важка промисловість: Джерела тепла без вуглецю можуть зменшити викиди в цементній та сталеливарній промисловості.
• Ринок переробки алюмінію: Потенціал споживання «брудного» алюмінію відкриває канал для переробки важкоперероблюваного брухту, підвищуючи ефективність життєвого циклу матеріалу.
• Водень: Виробництво водню на місці в результаті реакції алюміній-вода дозволяє уникнути ризиків, пов'язаних зі зберіганням газоподібного або рідкого водню.

Змінні для моніторингу

• Деталі щодо складу каталізатора поки що не оприлюднені.
• Немає даних щодо вартості, продуктивності та надійності в комерційних масштабах.
• Перше розгортання системи та відгуки про роботу на місці будуть доступні на початку наступного року.

Під час лабораторної демонстрації Годар сказав, що алюміній реагував, миттєво доводячи воду до кипіння після додавання, підкреслюючи швидкість вивільнення енергії: «Час, необхідний для кип'ятіння води на вашій плиті, буде набагато повільнішим».

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