A zéró kibocsátású üzemanyag receptje: üdítőital doboz, tengervíz, és koffein

A MIT mérnökei Aly Kombargi (balra) és Niko Tsakiris (jobbra) egy új hidrogénreaktoron dolgoznak, ami úgy termeli a hidrogéngázt, hogy alumínium pelletet tengervízzel kevernek össze.

Fotó: Tony Pulsone

A MIT mérnökei kifejlesztettek egy gyors és fenntartható módszert a hidrogén üzemanyag létrehozásához, a hozzávalók alumínium, tengervíz, és őrölt kávé. - írja a Massachusetts Institute of Techology a honlapján.

A MIT mérnökei felfedezték, hogy amikor az üdítős dobozokban lévő alumínium tiszta formájában van és tengervízzel keveredik, az oldat felbugyog és hidrogén képződik, amivel aztán motort, vagy üzemanyagcellát ehet hajtani, szénkibocsátás nélkül. Ráadásul a reakciót koffein hozzáadásával fel lehet gyorsítani.

A Cell Reports Physical Tudomány magazinban július 25-én megjelent tanulmányban a kutatók megmutatják, hogy hidrogéngázt tudnak létrehozni úgy, hogy egy előkezelt, kavics méretű alumínium pelleteket dobnak egy főzőpohár szűrt tengervízbe. Az alumíniumot egy ritkafémötvözettel előkezelik, ami hatékonyan tiszta formára dörzsöli az alumíniumot, ami reagál a tengervízzel és hidrogént generál. A tengervízben lévő sóionok pedig vonzzák és helyrehozzák az ötvözetet, ami újrahasználható, hogy fenntartható körforgásban még több hidrogént generáljon.

Az alumínium és tengervíz közti reakció azonban lassan termeli a hidrogént. A folyamatot fel akarták gyorsítani és különböző szokatlan hozzávalókkal próbálkoztak, a konyhában játszottak.

 

 Amikor őrölt kévét dobtak a keverékbe meglepetésükre azt találták, hogy a reakció felgyorsul. Végül felfedezték, hogy egy kis koncentrációjú imidazol – a koffein egy aktív összetevője – elég, hogy szignifikánsan felgyorsítsa a reakciót, és 5 percen belül ugyanolyan mennyiségű hidrogént hoz létre. A stimuláns nélkül 2 óráig tart a folyamat.

 

A MIT mérnökei Aly Kombargi (balra) és Niko Tsakiris (jobbra) egy új hidrogénreaktoron dolgoznak, ami úgy termeli a hidrogéngázt, hogy alumínium pelletet tengervízzel kevernek össze.
Fotó: Tony Pulsone / Massachusetts Institute of Techology

A kutatók egy kis reaktort fejlesztenek, ami egy tengeri hajón, vagy víz alatti járművön működne. A hajón lenne alumínium pellet készlet (régi üdítőitalos dobozokból és más alumínium termékekből újrahasznosított), és kis mennyiségű gallium-indium és koffein. Ezeket az összetevőket periodikusan tölcsérrel a reaktorba töltenék, némi környező tengervízzel együtt, hogy hidrogént termeljenek igény szerint. A hidrogénnel lehetne működtetni a fedélzeti gépet, hogy motort hajtsanak, vagy elektromosságot generálnának, hogy a hajót hajtsák.

Így nem kell a tengervizet szállítani, mert ott van kéznél, és nem kell hidrogén tartályt sem szállítani, hanem az alumíniumot szállítják, mint „üzemanyagot”, és csak vizet adnak hozzá, hogy a szükséges hidrogént előállítsák.

 

A járművek hidrogénnel való hajtásának az a hátránya, hogy a gázt tankban való szállítása, mint a hagyományos gázolajat szállítják, ami kockázatos a hidrogén volatilis potenciálja miatt. 

 

Ehelyett a csapat olyan módszert keresett, ami úgy hajtja hidrogénnel a járműveket, hogy a gázt magát nem kell állandóan szállítani.

Az alumínium egy természetesen bőséges és stabil anyag, ami vízzel való érintkezéskor egyszerű kémiai reakción megy át, ami hidrogént és hőt generál. De ezt csak tiszta, exponált állapotban teszi. Ha az instant alumíniumot oxigén éri, mint például levegőn, a felületén rögtön vékony védőburokszerű oxidréteg képződik, ami megakadályozza a további reakciókat. Ez az oka, hogy a hidrogén nem rögtön bugyog fel, amikor egy üdítős dobozt dobunk a vízbe. Az alumíniumról az oxidréteget két ritkafém, a gallium és az indium ötvözetével dörzsölik le. 

Amikor kutatók a reakciót deionizált édesvízzel végezték, azt találták, hogy az előkezelt alumínium pellet 5 percen belül 400 milliliter hidrogént hozott létre. Úgy számítják, hogy 1 gramm pellet 1.3 liter hidrogént hozna létre 5 perc alatt. 

Hogy fokozzák a mennyiséget, jelentős mennyiségű gallium és indium készletre lenne szükség, ami viszonylag drága és ritka. Ahhoz, hogy költséghatékony és fenntartható legyen azon kellett dolgozni, hogy az ötvözet utóreakciója javuljon. Rájöttek, hogy a ionoldattal vissza tudják nyerni és újra tudják használni a galliumot és inidiumot. Az ionok megvédik a fémötvözetet a vízzel való reakciótól és segít, hogy kicsapódjon olyan formában, amit ki lehet merni és újra lehet használni.

A tengervíz egy ionos oldat, ami nagyon olcsó és elérhető. Az egyik kutató egy közeli tengerpartról való tengervízzel tesztelte az ötletet, a vízből leszűrte az algát és a homokot és az alumíniumhoz adta és ugyanolyan konzisztens eredménnyel működött.

Úgy tervezik, hogy először tengeri és vízalatti járművökön tesztelik a dolgot. Kiszámolták, hogy egy ilyen reaktor körülbelül 40 font alumínium pellettel körülbelül 30 napon át tudnak hajtani egy kis vízalatti siklógépet. A következő lépés, hogy kitalálják, hogyan használják teherautókhoz, vonatokhoz, és talán repülőgépekhez. 

Az alábbi videón  hidrogén előállítás látható.

(Forrás: Massachusetts Institute of Techology: https://news.mit.edu/)