Aluminium-Alchemie: Meerwasser-Lösung des MIT für saubere Energie mit Kaffee
Das Team des Massachusetts Institute of Technology (MIT) unter der Leitung von Douglas Hart hat eine Methode zur Erzeugung von Wasserstoff aus Aluminium und Meerwasser entwickelt, die durch eine Prise Koffein beschleunigt wird.
In der Studie, die in Cell Reports Physical Science veröffentlicht wurde(öffnet im neuen Fenster), wird beschrieben, wie vorbehandelte Aluminiumpellets mit Meerwasser reagierten, um Wasserstoffgas zu erzeugen. Diese Reaktion sei zwar effektiv, aber anfangs viel zu langsam gewesen. Durch die Zugabe von Koffein, genauer gesagt seines Wirkstoffs Imidazol, konnte der Prozess jedoch erheblich beschleunigt werden.
Aly Kombargi, Hauptautor und Doktorand am MIT-Institut für Maschinenbau, erläuterte die praktischen Auswirkungen(öffnet im neuen Fenster): "Dies könnte besonders für maritime Anwendungen nützlich sein. Schiffe müssten dann kein Meerwasser oder Wasserstofftanks mehr mitführen, sondern nur noch Aluminium als Treibstoff."
Nachhaltige Wasserstoffproduktion für Schifffahrt interessant
Das Forschungsteam stellt sich einen kompakten Reaktor für Schiffe und Unterwasserfahrzeuge vor. Dieses System würde recycelte Aluminiumpellets, eine geringe Menge Gallium-Indium-Legierung und Koffein verwenden. Die Komponenten könnten in Kombination mit Meerwasser bei Bedarf Wasserstoff erzeugen, um Motoren anzutreiben oder Strom zu erzeugen.
Eine der größten Herausforderungen bei der Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff war bisher seine Flüchtigkeit, die den Transport riskant machte. Das MIT-Team habe dieses Problem umgangen, indem es Wasserstoff nach Bedarf erzeugt habe, anstatt ihn in großen Mengen zu lagern, hieß es in der Studie.
Der Prozess beginnt mit Aluminium, das mit Wasser reagiert und Wasserstoff erzeugt. Die natürliche Oxidschicht des Aluminiums verhindert jedoch normalerweise diese Reaktion. Die Forscher fanden heraus, dass eine Vorbehandlung des Aluminiums mit einer Gallium-Indium-Legierung diese Barriere beseitigt und die Reaktion ermöglicht. Ein möglicher Nachteil ist, dass Gallium und Indium selten und teuer sind.
Wiederverwendung der teuren Gallium-Indium-Legierung
Das Team testete den Prozess zunächst mit Süßwasser und passte ihn dann für die Verwendung mit Meerwasser an. Die Forscher stellten fest, dass die ionischen Eigenschaften von Meerwasser die Rückgewinnung und Wiederverwendung der Gallium-Indium-Legierung ermöglichten.
Die Reaktion mit Meerwasser war zwar erfolgreich, verlief jedoch langsamer als die Reaktion mit Süßwasser. Überraschenderweise konnte der Prozess durch die Zugabe von Kaffeesatz erheblich beschleunigt werden. Weitere Untersuchungen ergaben, dass das in Koffein enthaltene Imidazol(öffnet im neuen Fenster) der entscheidende Beschleuniger ist.
Kombargi und seine Kollegen entwickeln nun einen Prototyp-Reaktor. Sie schätzen, dass ein System mit etwa 20 kg Aluminiumpellets ein kleines unbemanntes U-Boot etwa 30 Tage lang antreiben könnte.
Die potenziellen Anwendungen gehen über den maritimen Einsatz hinaus. Das Team untersuche Möglichkeiten für den landgestützten Transport, einschließlich Lastwagen und Züge, hieß es weiter. Sie erwägen sogar Möglichkeiten, Wasser aus der Umgebungsfeuchtigkeit für die Wasserstoffproduktion in weniger wässrigen Umgebungen zu gewinnen.
Bei der weiteren Forschung sollen die praktische Anwendbarkeit und die Skalierbarkeit der Methode weiter getestet werden.
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