Alternativní energie na příštích 300 000 let - hořčík  
Stránky Tokijského technického institutu informují o vylepšeném palivovém článku. Alternativní energetický zdroj na bázi hořčíku v němž hlavní roli hraje mořská voda a solární laser tak dostává ucelenější formu.


Ústřední postavou japonské vize je hořčík (magnesium). Ačkoli ho je všude habaděj, díky své poměrně velké reaktivitě se v přírodě vyskytuje pouze ve sloučeninách. Ve všech má mocenství Mg+2. V zemské kůře je tohoto prvku více než 2 %, čímž se řadí hned za vápník.
K jeho získávání v čisté formě byla vymyšlena celá řada metod. Tento kov se připravuje elektrolýzou taveniny chloridu hořečnatého, kdy se na grafitové anodě uvolňuje chlor a na železné katodě hořčík.  Roztavený hořčík stoupá na povrch a sbírá se lžícemi ve kterých jsou díry. Další možností, jak se dopracovat k je tzv. karbotermický způsob. Provádí se v elektrické obloukové peci při teplotě nad 2000°C, která se musí přesně hlídat, aby nedocházelo k reakci oxidu uhelnatého s parami hořčíku. Další z možností je silikotermický způsob při němž se využívá reakce páleného dolomitu s křemíkem ve vysokovakuových pecích. Všechny stávající metody jsou technologicky složité, ekonomicky náročné a ekologicky nečisté. Japonci navrhují nový postup. Jako zdroj hořčíku má posloužit moře. Vody oceánů ho mají v každém litru  1,35 g a po sodíku je v ní druhým nejvíce zastoupeným kationtem.  Z mořské soli, která zbude po odpaření vody vědci navrhují získávat hořčík vysokou teplotou. Tu má zaopatřit Slunce. Asistovat při tom budou solární panely a solární laser. Bez laseru se to neobejde, protože k dosažení 3700 stupňů Celsia, které jejich technologie vyžaduje, by pouhá solární zrcadla nestačila.

 


Sluncem napájený laser pohání „hořčíkový cyklus“ jehož produktem je vodík. Ten lze využít v palivovém článku. Nebo jej lze spálit klasicky a roztočit jím třeba turbínu.

 

 

 

Zvětšit obrázek
Pár fresnelových čoček o ploše 1,3 metrů čtverečních soustředí sluneční paprsky do keramického Cr:Nd:YAG oscilačního zesilovače. (Kredit: Tokyo Institute of Technology)

 

Zvětšit obrázek
Schema laseru

Laser, jehož aktivním materiálem je izotropní krystal ytrito-hlinitého granátu (Y3Al5O12) dopovaný ionty neodymu a chromu, ohřeje oxid hořečnatý až na 4000 stupňů Celsia. Teplem se rozloží na základní složky (kyslík a hořčík). Proud inertního plynu argonu odpařené molekuly hořčíku odnáší směrem k chladné mosazné desce, kde se kov usazuje. (Kredit: Applied Physics Letters)

 

 

 

Inženýři z firmy MagPower nyní k budoucímu využití hořčíku přispěli vylepšením palivového článku („kov-vzduch“). K jejich zařízení stačí dodat vodu a sůl (NaCl), ale v nouzi se spokojí i s vodou mořskou. Hořčík v tomto článku funguje jako anoda. Firma MagPower nyní tyto články označované zkratkou MAFC (magnesium –air fuel cell) doplňuje speciální látkou, která eliminuje vznik vodíku. Složení elektrolytické přísady výrobce neuvádí, ale má kromě vychytávání výbušného plynu zlepšovat i parametry vnitřního odporu článku, snižovat tlak v článku a dovolit jejich miniaturizaci. Jiný vědec - Doron Aurbach z Bar-Ilan University v Israeli zase vyvinul hořčíkovou nabíjecí baterii, obdobu dnes používaných článků na bázi lithia. Zdá se, že hořčík se pomalu, ale nezadržitelně prosazuje do své budoucí zářné role.

 

Hořčík + kyslík + voda + sůl + aditiva = elektrický proud (Kredit MagPower Systém, Inc.)

Jeden problém, který se často rád zamlčuje, tu ale zůstává. Ačkoliv hořčík není tak reaktivní jako další kovy alkalických zemin (např. sodík), a nemusí se proto uchovávat pod petrolejem, stačí aby byl v suchu, jeho nahromadění v sobě skrývá dost značné riziko. Má sklony k oxidaci, a jakmile jednou chytne, vytvoří obrovský žár a nic ho neuhasí.  Je například součástí bojové látky označované jako „super napalm„ což je samozápalná směs vzniklá z klasického napalmu přidáním slitiny sodíku a hořčíku. Zapaluje se při styku s vlhkostí a hoří i na sněhu.

Zvětšit obrázek
Tak září hořčík, teplota dosahuje 2 200 stupňů Celsia a kvůli vznikajícímu ultrafialovému záření není radno se do plamene dívat přímo.

Na velkosklady hořčíku praxe zatím není připravena. Japonští vědci se chystají vyřešit i tento problém. Jejich přesvědčení, že naše energetická budoucnost je v hořčíku je neochvějná. Podle šéfa výzkumného týmu Takashi Yabeho zvládnutí této technologie by nám mělo vytrhnout trn z paty zhruba na 300 000 let. Kéž by tak měli Japonci pravdu! Cena ropy se právě dnes vyšplhala na roční maximum 87,22 USD za barel. Česko sice nemá moře, ale v podobě magnezitu  (MgCO3) je tohoto perspektivního prvku u našich slovenských sousedů dost a dost.


Prameny: Tokyo Institute of Technology, MagPower Systém, Inc. 



 

Datum: 26.04.2010 22:00
Tisk článku

Související články:

Obnovitelné zdroje a jejich spolehlivost.     Autor: Jan Kašinský (25.02.2019)
Možnosti využití geotermální energie     Autor: Jan Šafanda (18.12.2018)
Akumulace a regulace sítě     Autor: Vladimír Wagner (04.09.2018)
Jak vytěžit elektřinu z odpadního tepla?     Autor: Stanislav Mihulka (11.07.2018)
Je nutná temná energie? Podle nových výpočtů nikoliv     Autor: Stanislav Mihulka (17.12.2017)



Diskuze:

typicky "Alternativni"

Prokop Hapala,2010-04-27 11:38:35

pojeti tohoto clanku je dost hrozne. Nechce se mi verit ze by Tokyo Institute of Technology investoval do tak nesmyslnych projektu, a radeji budu verit ze se to pouze hloupe interpretuje v popularnim tisku.

Dokazu si predstavit ze by tohle mohlo byt nejake nouzove reseni pro vyrobu horciku. Z hlediska energetiky je to ovsem snad jeste vetsi blbost, nez obdobny Zinkovy cyklus z izraele (tam aspon vynechali ten laser).

Predne je dosti obtizne takovy laser slunecnim svetlem v beznych podminkach bidi, i tak ma ucinost jen nekolik procent. A pak jste do toho zapojit uzavreny okruh horciku a vodiku v plivoych clancich, no skvele! To uz je proces tak krkolomny a energeticky ztratovy jak ze hry Kutil Timm.

Odpovědět


Josef Pazdera,2010-04-27 13:45:01

Profesor Yabe na Tokyo Institute of Technology na této problematice již pracuje od r. 2006. Viz například článek "Demonstration of Renewal Energy Cycle with Magnesium and Sunlight Laser"
T.Yabe et.al. Applied Physics Letters. Poněkud větší laser, než je na obrázku v článku předváděl jeho mateřský ústav představitelům ekonomického samitu zemí G8 (tuším před třemi lety v CHitose). Ale nejen to, alternativní motory na hořčík připravuje Mitsubishi Corporation a prototypy již existují a fungují. A představte si - spolupracovali na nich právě s Tokyo Institute of Technology. Netroufám si posoudit zda jde o takový nesmysl, jak naznačujete. V každém případě je skutečností, že do této myšlenky již neinvestuje pouze státní výzkumný ústav, ale též nadnárodní korporace, a přidávají se i menší privátní firmy.

Odpovědět


Prokop Hapala,2010-04-27 19:25:09

podle me v jakomkoli prispevku o solarni energetice je zasadni cenova a energeticka bilance

dival jsem se na ten clanek, 9% dosazena ucinost jen opticke soustavy (fresnelova cocka + laser), ocekava se dosazeni "az 14%". To je daleko mene nez prumerne solarni clanky. Sem ale neni zapocitano to ze vyuzitelne je pouze prime slunecni svetlo (ne difuzni). Dale cela krkolomna sekvence chemickych premen jiste neni bezstratova a rozhodne technologicky velmi narocna, predevsim rozdeleni plyne smesi Mg a kysliku je dost problem.

Vubec se neargumentuje proc zrovna horcik? Vzdyt jine kovy lze deoxidovat pro podstatne rozumejsich podminek, a galvanicne clanky lze podstavit prakticky ze vsech.
Take existuji uzavrene cykly endotermickych rekaci pri dosti rozumnych teplotach (do 400°C) ktere jsou schopny vyrabet vodik.
Vyuziti energie slunce a vodikove energetice nema problem v tom ze by neexistovaly reseni, ale ze jsou cenove nerentabilni (ono tech 85USD neni zas tolik). A tohle mi pripada jako jedno z tech ultra nerentabilnich reseni.

Dale mi neni jasnych tech 300 000 let, pokud je horcik v uzavrenem cyklu?

Odpovědět

Zajímavé

Ondřej Vomáčka,2010-04-27 08:04:20

Mám k tomu jen takový postřeh z mládí. Dodnes si vzpomínám jak nám v 6té třídě pan fyzikář Pátek zapálil ve třídě hořčík, tak trochu ještě dnes vidím takový ten flíček, co máte, když se kouknete do sluníčka. :) Prosím vás jak se přidává reakce, mě to vždy založí nové téma.

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2010-04-27 17:48:09

1/ přihlaste se do diskuze
2/ klikněte na "Vypsat celou diskuzi"
3/ pod příspěvkem, na který chcete reagovat klikněte "Odpovědět" a otevře se Vám okno nad kterým bude napsáno "Odpovědět na příspěvek od: ...."
namísto teček bude uvedené jméno a název diskuzního příspěvku...
:)
:D
není to zrovna userfriendly... :(

Odpovědět


Ondřej Vomáčka,2010-04-27 22:27:25

Děkuji! Ono se na to musí takto přes lesík, já na to šel z pole. :))

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace