Amerikai kutatók fejlesztettek ki új eljárást az alumíniumalapú hidrogéngyártáshoz. A nagy kérdés az volt, hogy tényleg csökkenthető-e vele a karbonkibocsátás. Végre van rá válasz.
Az MIT mérnökei kidolgoztak egy új módszert, amellyel csökkenteni lehet a hidrogén előállításához kapcsolódó szén-dioxid-kibocsátást. A kutatók tavaly számoltak be róla, hogy hidrogéngázt tudnak előállítani tengervíz, újrahasznosított alumínium dobozok és koffein kombinálásával. A következő kérdés az volt, hogy az asztali laboratóriumi folyamat ipari méretben is alkalmazható-e, és milyen környezetterhelést okoz.
A kutatók elvégeztek egy „bölcsőtől a sírig” típusú életciklus-elemzést: kiszámolták a szén-dioxid-kibocsátást az alumínium beszerzésétől és feldolgozásától a tengervízzel való reakción át a hidrogén üzemanyagtöltő állomásokra szállításáig.
A vizsgálat szerint az új eljárás a hagyományos hidrogéngyártási módszerekhez képest jóval kevesebb szén-dioxidot termel.
A Cell Reports Sustainability folyóiratban megjelent tanulmány szerint az új módszer egy kilogramm hidrogén előállítása során 1,45 kilogramm szén-dioxidot bocsát ki, ezzel szemben a fosszilis tüzelőanyagokon alapuló eljárások 11 kilogramm szén-dioxidot termelnek kilogrammonként.
„Ez a munka rámutat az alumínium tiszta energiaforrásként történő használatának előnyeire, és jól skálázható utat kínál az alacsony kibocsátású hidrogén elterjesztésére a közlekedésben és a távoli energiatermelésben” – magyarázta a közleményben Aly Kombargi, a tanulmány első szerzője.
A tudós szerint, ha egy alumíniumdobozt egyszerűen vízbe dobunk, az általában nem vált ki látványos kémiai reakciót, hiszen az alumínium felületén oxigén hatására védőréteg keletkezik. Akkor viszont, ha tiszta formában van jelen, könnyen reakcióba lép a vízzel. Az alumínium atomjai hatékonyan bontják a vízmolekulákat, aminek eredményeként alumínium-oxid és tiszta hidrogén keletkezik. Ehhez akár kis mennyiségű fém is elegendő.
Az MIT tudósai még tavaly dolgozták ki az alumíniumalapú hidrogéntermelés receptjét. A gallium-indium ötvözet segítségével kinyert tiszta alumínium pelleteket tengervízzel keverték, és megfigyelték, hogy a reakció tiszta hidrogént termel. A tengervíz sótartalma ráadásul elősegítette a gallium-indium kiválását, amit a csapat újra fel tudott használni további hidrogén előállítására. Ezzel tovább csökkentették a költségeket és fenntarthatóbbá tették a folyamatot.
Az ipari léptékben történő alkalmazásra ugyancsak kidolgozták a forgatókönyvet: e szerint az alumíniumhulladékot újrahasznosító központból kell beszerezni, majd darálás után gallium-indium ötvözettel kezelni. Ezt követően a pelleteket alumínium „üzemanyagként” lehetne terjeszteni, ahelyett, hogy instabil hidrogénként szállítanák. Az alumínium pelletek elsősorban olyan töltőállomásokra kerülhetnek, amelyek közelében található tengervíz. Ott igény szerinti mennyiségben kevernék össze tengervízzel, hogy hidrogén üzemanyagot állítsanak elő.
A fogyasztók ezután közvetlenül tölthetnék a gázt belső égésű motorral vagy üzemanyagcellával rendelkező autókba.
A megoldás további előnye, hogy melléktermékként böhmit, egy alumínium-oxid-hidroxid ásvány keletkezik. Ezt gyakran használják félvezetők, elektronikai alkatrészek és különféle ipari termékek gyártásához, vagyis tovább lehetne értékesíteni a gyártóknak, csökkentve a teljes eljárás költségeit.
„Sok tényezőt kell figyelembe venni. De a folyamat működik, és ez a legizgalmasabb része. Emellett azt is kimutattuk, hogy környezetileg fenntartható lehet” – összegezte Kombargi.
Az egyetemi csapat jelenleg azon dolgozik, hogy továbbfejlessze a módszert. Nemrég egy apró, vizespalack méretű reaktort is terveztek, amely alumíniumpelletek és tengervíz segítségével órákig ellátott energiával egy elektromos kerékpárt, de korábban azt is bemutatták, hogy a módszerrel elegendő hidrogént lehet előállítani egy kisautó működtetéséhez. A csapat víz alatti alkalmazásokkal ugyancsak kísérletezik, és olyan hidrogénreaktort fejleszt, amely tengeralatti járműveket vagy kis hajókat működtetne a környező tengervízből nyert energiával.
Címlapkép: Tony Pulsone, MIT MechE
A legutóbbi kivitelezési fázisban több mint kétezer köbméter beton került az 5. blokki nukleáris sziget épületeinek alaplemezébe – számolt be a paks2.hu.