Puissance de l’aluminium

L’aluminium est un matériau extrêmement précieux. Il est solide, léger et relativement peu coûteux. Les applications incluent tout, des avions aux canettes de soda et au papier d’aluminium dans lequel nous cuisons les pommes de terre. Les constructeurs automobiles ont récemment commencé à en fabriquer des véhicules afin de réduire le poids et d’améliorer l’économie de carburant.

Mais il s’avère qu’il existe une autre façon plus directe dont l’aluminium peut aider à relever nos défis énergétiques. Peu de gens ont considéré l’aluminium comme un carburant. Oui, c’est vrai, un carburant et un renouvelable à cela. L’aluminium contient beaucoup d’énergie, c’est pourquoi il a été utilisé comme propulseur de fusée dès les années 1950. En fait, selon Josiah Nelson, PDG et co-fondateur de Trolysis, « L’aluminium est l’un des carburants les plus denses en énergie de la planète.

Le problème est, comme l’expérience quotidienne nous le dit, que vous ne pouvez pas simplement frapper une allumette et vous attendre à ce que l’aluminium brûle. Ce n’est pas aussi simple que ça.

De l’aluminium à l’hydrogène

Lorsque les combustibles brûlent, ils s’oxydent rapidement, généralement dans l’air, dégageant de l’énergie dans une flamme qui produit de la chaleur et de la lumière. L’entreprise de Nelson a trouvé un moyen de brûler de l’aluminium dans l’eau avec un résultat très intéressant. Lorsque l’aluminium pur est mis en contact avec de l’eau, il se combine agressivement avec l’oxygène pour former de l’oxyde d’aluminium (alumine), dégageant de l’hydrogène et de la chaleur dans le processus. Cet hydrogène peut ensuite être introduit dans une pile à combustible pour produire de l’électricité propre. Cela représente une alternative à la production d’hydrogène par électrolyse traditionnelle, d’où le nom de l’entreprise. Vous n’avez jamais vu cela se produire lorsque vous placez un pot en aluminium dans l’évier, car une fois que l’aluminium pur entre en contact avec l’air, il forme immédiatement une couche d’oxyde protectrice.

Les scientifiques connaissent cette utilisation potentielle de l’aluminium depuis longtemps. Mais les problèmes d’élimination de cette couche d’oxyde, ainsi que le maintien de la réaction d’oxydation, ont contrecarré toute tentative d’exploiter avec succès ce potentiel, jusqu’à présent.

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Après avoir travaillé sur ce problème pendant près de quatre ans, Nelson et son équipe chez Trolysis en sont au point où ils font enfin passer la technologie à leur premier produit. Il devrait, selon Nelson, arriver sur le marché dans 12 à 18 mois. Un processus chimique embarqué impliquant un catalyseur non divulgué enlève la couche d’oxyde. La grande quantité de chaleur dégagée – et le fait que l’aluminium n’est jamais en contact avec l’air pendant la réaction – empêche la formation d’une nouvelle couche d’oxyde.

Trolysis a inventé un appareil qui utilise une réaction de l’aluminium dans l’eau pour produire de l’hydrogène et, à son tour, créer de l’énergie électrique à partir d’une pile à combustible. (Source de l’image : Trolyse)

Les premiers produits seront des sources d’énergie destinées aux applications critiques. Le processus d’oxydation de l’aluminium est associé à une pile à combustible interne qui convertit l’hydrogène en électricité. La vapeur d’eau est la seule émission, bien que la poudre d’oxyde d’aluminium doive également être retirée périodiquement et renvoyée pour recyclage. En fin de compte, l’entreprise a les yeux rivés sur trois domaines commerciaux: les services publics, les maisons et les véhicules électriques.

Nelson déclare : « Nous avons été en mesure de surmonter un nombre considérable de défis d’ingénierie au point où nous pouvons désormais rivaliser, sur une base de coûts, avec n’importe laquelle des méthodes actuelles de production d’hydrogène ou d’électricité. »

De nombreuses utilisations

L’énergie produite peut être considérée comme renouvelable, car cet oxyde d’aluminium peut être transformé en aluminium à une pureté de 99,9 % avec l’ajout d’énergie. Il se prête bien à un complément aux systèmes solaires ou éoliens car il peut produire de l’électricité à la demande en moins d’une minute. L’eau est également nécessaire, bien qu’environ la moitié de l’eau soit recyclée.

Dans le système d’alimentation domestique, une petite quantité d’hydrogène est maintenue dans le réservoir pour fournir de l’électricité pendant la montée en puissance du processus. Le résultat est une réponse pratiquement instantanée.

Les services publics peuvent l’utiliser pour le nivellement de la charge et la régulation de la fréquence, où il est beaucoup plus rapide et moins cher que les « centrales de pointe » traditionnelles à combustibles fossiles.

Le but ultime est d’alimenter une voiture électrique. Le remplissage consisterait à ajouter un certain nombre de petites tiges d’aluminium et à compléter le niveau d’eau. Selon Nelson, environ 5 $ d’aluminium permettrait de transporter une voiture de Seattle à San Francisco. Du point de vue des coûts, compte tenu de l’efficacité de la propulsion électrique et en supposant 3 $/gallon, cela équivaudrait à l’essence à près de 500 miles par gallon.

Selon Nelson, « c’est une énergie renouvelable qui, contrairement à l’énergie solaire ou éolienne, peut être activée en appuyant simplement sur un interrupteur. »

De nombreux défis technologiques ont été résolus, tandis qu’un certain nombre de défis supplémentaires subsistent. L’un d’eux consiste à établir une chaîne d’approvisionnement pour amener l’aluminium au point d’utilisation ainsi que pour le recycler, ce qui, en soi, peut constituer un excellent moyen de stocker l’énergie renouvelable solaire ou éolienne.

Pourtant, cette technologie, si elle peut atteindre une grande échelle, a le potentiel de changer la donne dans le secteur de l’énergie.