Водород из алюминия

Уже достаточно долгое время водород рассматривается в качестве замены природному топливу для энергетики и транспорта. Однако хранение и транспортировка водорода представляют определенные сложности. В поисках удешевления процедуры производства водорода, ученые из США пришли к выводу, что Н2 можно получать из алюминия и воды.

Это открытие было опубликовано в американском журнале в 2020 году. По мнению авторов проекта, процесс не сопровождается выделением парниковых газов. Алюминий нужно просто доставлять в пункт назначения, где и будет происходить его реакция с водой, в которую он легко вступает при температуре +20−22℃. В процессе реакции образуется водный оксид алюминия и выделяется водород, но для этого нужно разрушить пленку, на металле, то есть его оксид. Таким образом, алюминий является естественным и безопасным хранилищем водорода. В единице объема алюминия водорода в 10 раз больше, чем в единице объема выделенного сжатого газа.

Однако процесс добычи водорода из алюминия сопровождается большим количеством потребленной энергии и алюминиевыми отходами. В ломе алюминия содержатся кремний и магний, придающие металлу определенные характеристики. Для получения эвтектической массы, сохраняющей жидкое состояние при комнатной температуре, ученые использовали галлий и индий. Этой смесью они обработали образцы алюминиевого лома, на которые через определенный интервал времени воздействовали водой. В результате этой реакции снова образовывался водород. Таким образом было определено, что сплавы, используемые в процессе, также могут быть переработаны для получения водорода.

Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что смесь галлия и индия проникает внутрь зерен образцов материала и достигает их. Они отметили, что скорость проникновения варьируется в зависимости от других элементов, присутствующих в образце. Чистый алюминий и алюминий с кремнием имели одинаковую скорость проникновения, но в образцы с магнием эвтектическая смесь проникала медленнее.

Соавтор исследования Лорен Меруэ упомянула о возможных плюсах реакции алюминия с водой для получения водорода. Главным в ее высказывании было то, что галлий-индиевой смеси для устранения с алюминия оксидной пленки не нужна какая-либо энергия. Очищенный от окиси алюминий нужно просто опустить в воду, и он будет выделять водород. Кроме того, использованную эвтектическую смесь можно извлекать и задействовать повторно, поскольку она не вступает в реакцию с металлом, а лишь перемещается в его структуре.

Наука не стоит на месте, и сегодня уже существует несколько сплавов алюминия, которые не образуют оксидную пленку. Стоят они дороже окисляемых аналогов, но с учетом отсутствия необходимости в эвтектической смеси производство водорода из этих сплавов обходится дешевле.

Чем дальше идет химическая реакция, тем больше в газе примесей. Соответственно, водород из алюминия не является чистым, а много его удается получить только в начале реакции. Двигатели на таком топливе не тянут даже при полном баке, что объясняется тем, что смесь не до конца прореагировала. Ее приходится удалять из бака и вводить в нее новые реактивы. Итог: алюминиевая энергия не такая уж и эффективная и дешевая.