Nhôm thành nhiên liệu, mật độ năng lượng gấp 8 lần hydrogen

Found Energy, startup do Peter Godart (cựu nhà khoa học NASA) sáng lập năm 2022, đang thương mại hóa giải pháp biến nhôm thành nguồn nhiệt và hydro không carbon. Theo dữ liệu công bố, nhôm sau khi phản ứng có thể giải phóng 15,8 MJ nhiệt mỗi kg và tạo hydro với mật độ năng lượng tới 36,3 MJ/lít, gần gấp 8 lần hydrogen hóa lỏng 7,2 MJ/lít tính theo thể tích. Công ty đã huy động 12 triệu USD vòng hạt giống và dự kiến lắp đặt hệ thống đầu tiên cho một cơ sở sản xuất dụng cụ ở miền Đông Nam vào đầu năm tới, sử dụng phế liệu nhôm tại chỗ làm đầu vào.

Diễn biến và trạng thái thương mại hóa

Cuối tháng 10, phòng thí nghiệm của Found Energy cho biết đang chuẩn bị lắp đặt thiết bị cung cấp nhiệt và hydro cho khách hàng công nghiệp đầu tiên. Chưa có dữ liệu giá hay mức chiết khấu thương mại cho giải pháp; hoạt động hiện tập trung vào thử nghiệm, trình diễn và triển khai hệ thống đầu tiên tại hiện trường vào đầu năm tới.

Nền tảng công nghệ và số liệu then chốt

Nhiệt giải phóng khi nhôm bị oxy hóa: 15,8 MJ/kg.
Hydro sinh ra có mật độ năng lượng: tới 36,3 MJ/lít; so sánh, hydrogen hóa lỏng đạt 7,2 MJ/lít.
Phản ứng nhôm – nước tạo oxit nhôm và giải phóng nhiệt cùng hydro; hydro được tạo ra tại chỗ, tránh rủi ro lưu trữ khí hoặc lỏng.
Trở ngại truyền thống là lớp oxit nhôm bề mặt chặn phản ứng sâu; Found Energy dùng chất xúc tác kim loại lỏng thấm vào cấu trúc vi mô, bóc tách lớp oxit để phản ứng diễn tiến liên tục như một “nồi hơi”.

Peter Godart, nhà sáng lập kiêm CEO Found Energy, tại phòng thí nghiệm công ty. Ảnh: MIT

So sánh lịch sử và quan điểm chuyên gia

Ý tưởng dùng nhôm làm nhiên liệu đã được khảo sát trong nhiều thập kỷ. Geoff Scamans (Đại học Brunel London) từng nghiên cứu ứng dụng nhôm thay xăng dầu cho phương tiện vào thập niên 1980 nhưng không thành công, do phản ứng nhôm – nước không đủ hiệu quả. Peter Godart thừa nhận rào cản lớp oxit khiến “mọi người đã thử và từ bỏ ý tưởng này rất nhiều lần”, song cho rằng chất xúc tác kim loại lỏng có tính ăn mòn là bước đột phá để duy trì phản ứng.

Hạt nhôm sau xử lý bằng chất xúc tác (hộp thủy tinh bên trái) và nhôm miếng thô (bên phải). Ảnh: MIT

Phân tích xu hướng và kịch bản

Ngắn hạn, Found Energy hướng tới cung cấp nhiệt công nghiệp và hydro tại chỗ cho các cơ sở sản xuất, trước mắt là một nhà máy dụng cụ ở miền Đông Nam. Trung hạn, nếu vận hành ổn định và mở rộng, mô hình có thể giải quyết đồng thời hai điểm nghẽn: giảm phát thải trong các ngành xi măng, sắt thép và xử lý khối lượng lớn phế liệu nhôm “bẩn” khó tái chế.

Năng lực cung – cầu nguyên liệu

Về chu trình vật chất, công ty dự tính thu hồi nhôm hydroxide từ lò phản ứng và dùng điện sạch để hoàn nguyên thành nhôm kim loại, tạo đầu vào “vòng kín”. Nếu đạt quy mô như ước tính nội bộ, lượng nhôm tham gia chu trình vào khoảng 300.000.000 tấn, tương đương khoảng 4% trữ lượng nhôm của Trái Đất.

Tác động tiềm năng tới các ngành liên quan

Công nghiệp nặng: Nguồn nhiệt không carbon có thể giảm phát thải tại các ngành xi măng, sắt thép.
Thị trường tái chế nhôm: Khả năng tiêu thụ nhôm “bẩn” mở ra kênh xử lý phế liệu khó tái chế, nâng hiệu quả vòng đời vật liệu.
Hydrogen: Sản xuất hydro tại chỗ từ phản ứng nhôm – nước giúp tránh rủi ro lưu trữ hydrogen khí hoặc lỏng.

Những biến số cần theo dõi

Chi tiết thành phần chất xúc tác chưa được công bố.
Chưa có dữ liệu về chi phí, hiệu suất và độ tin cậy ở quy mô thương mại.
Tiến độ triển khai hệ thống đầu tiên và phản hồi vận hành tại hiện trường đầu năm tới.

Trong trình diễn tại phòng thí nghiệm, Godart cho biết nhôm phản ứng làm nước sôi ngay lập tức khi bổ sung, nhấn mạnh tốc độ giải phóng năng lượng: “Thời gian đun sôi nước trên bếp của bạn sẽ chậm hơn thế này”.

CTVX