Morgunblaðið - 03.06.2001, Side 34

SKOÐUN
34 SUNNUDAGUR 3. JÚNÍ 2001 MORGUNBLAÐIÐ
Lið-a-mót
FRÁ
Apótekin
Tvöfalt sterkara
með GMP gæðastimpli
100% nýting/frásog
H
á
g
æ
ð
a
fra
m
le
ið
sla
FRÍHÖFNIN

   

 
 
    
 








   
 
 
   

  
    

 

  



   
   
NÝLEGA hefur
tekist að finna hag-
kvæma aðferð til vinna
til baka orku úr ál-
málmi. Efnarafalar
byggðir á þessari
tækni byrja að koma á
markað á næsta ári. Ál
verður þá á undan
vetni sem orkumiðill
og það í ýmis tæki, far-
síma, fartölvur og ekki
síst í farartæki, bíla.
Er hér loksins kom-
inn fram flytjanlegur
orkugeymir til fram-
tíðar?
Hvað verður um alla
þá gífurlegu orku sem
álverin gleypa? Gufar hún ef til vill
upp, verður hún að varma og hitar
umhverfið? Svarið er einfaldlega
það, að um það bil helmingur af
orkunni fer í varma og hinn helm-
ingurinn til þess að lyfta orkustigi
ál-málmsins. Ál er fullt af efnaorku,
ef vel er að gáð, alveg eins og olía og
kol. Álmálmurinn er orkugeymir.
Orkuálið
Þekkt aðferð til þess að breyta
efnaorku í raforku er notkun efna-
rafala. Þar gengur orkugjafinn,
vetni eða núna ál, í efnasamband við
súrefni án bruna. Í stað þess að raf-
eindir í efnaferlinu valdi skamm-
hlaupi og hita eru rafeindirnar
leiddar úr efnarafalanum um ytri
straumrás þar sem orkan er nýtt.
Orku í olíu og kolum má breyta í
raforku í raforkuverum eða bara í
varma með bruna. Bruni er fólginn í
því að kolefni gengur í samband við
súrefni og mikill varmi losnar. Við
raforkuvinnslu er eldsneyti venju-
lega brennt í katli og gufa er notuð
til þess að knýja hverfil sem er
tengdur rafala. Þessi breyting er
háð lögmáli lélegrar nýtni, svoköll-
uðu Carnot-hringferli (t.d. 20–30%).
Nú er álið komið sem nýr kostur
til geymslu á færanlegri orku, sem
er endurunnin með góðri nýtni í
efnarafala og nota má í farartækj-
um og víðar.
Ál eða vetni?
Þegar talað er um vetni sem
orkugjafa í farartæki framtíðarinn-
ar er horft framhjá þeim vanda að
ekki er þekkt nein viðunandi lausn á
því hvernig hægt er að geyma vetni.
Vetni er sprengihæft í 5 til 95%
blöndu með lofti svo það er líka
nokkuð vandmeðfarið. Núverandi
geymsluaðferðir eru þrjár og allar
slæmar. Að hafa vetnið fljótandi við
ofurkulda, um -253 °C,
en samt sísjóðandi,
nota þungar stálflösk-
ur og mjög háan þrýst-
ing eða binda það í
málm-hydríðum, sem
hefur mikið varmatap í
för með sér og aukinn
þunga.
Vetni má e.t.v. nota á
sérsmíðaða sprengi-
hreyfla á svipaðan hátt
og bensín en með lé-
legri nýtni (Carnot-
hringurinn!). Vetni
gæti orðið heppilegt í
efnarafala, ef það tæk-
ist að leysa geymslu-
vandann.
Ál gengur að sjálfsögðu ekki sem
orkugjafi á sprengihreyfla en
hreyflarnir geta verið úr áli. Álið er
hins vegar góður orkugjafi fyrir
efnarafala. Orkuinnihald álsins er
gömul vitneskja en hvernig þessari
orku er náð til baka sem rafmagni
er nýjung og það stórkostleg nýj-
ung.
Það er auðvitað meginkostur að
áli fylgja engin geymsluvandamál.
Virkjanir, náttúruvernd og ál
Vatnsorka Íslands er mikil og
með því að breyta henni í álorku fyr-
ir farartæki er m.a. verið að stefna
að umhverfisvænni framleiðslu á
nýjum orkumiðli.
Eftir að álið kemur frá álverunum
fer það í framhaldsvinnslu og í
þessu sambandi eru það einkum
valsverkin sem eiga hlut að máli.
Álbarrarnir eru valsaðir í plötur í
gífurlega stórum valsvélum við há-
an hita. Síðan tekur frekari vinnsla
við. Einhver hluti þessarar fram-
leiðslu getur farið í orkuál fyrir
efnarafala til þess að knýja farar-
tæki, sem þá þurfa ekki lengur
bensín.
Það verður augljóslega náttúru-
vænt atriði að bensínverð til farar-
tækja hækki sem allra mest. Þeirri
hækkun ætti enginn að mótmæla,
fremur að fagna. Álið kemur í stað-
inn!
Ál-efnarafali
Nýja efnarafalanum er í aðalat-
riðum raðað saman á venjubundinn
hátt, þ.e. ál-skaut, plata, sem er
anóða, með alkalískan elektrólyt og
loftflæðiskaut, sem hleypir inn súr-
efni úr andrúmsloftinu og er katóða.
Hún er beggja vegna að utanverðu
(en bara önnur hliðin er sýnd á
myndinni af efnarafalanum). Það er
gerð álskautsins og elektrólytsins,
sem eru reyndar bundin einkaleyf-
um, sem gerir það að verkum að það
næst hár straumþéttleiki og góð
spenna frá sellunni.
Efnaferli
Anóðu-efnaskipti, neg. skaut:
Al + 4OH- => AlO2- + 2H2O +
3e- og/eða
Al + 4OH- => Al(OH)4- + 3e-
Katóðu-efnaskipti (lofthleypin
katóða), pós. skaut:
O2 + 2H2O + 4e- <=> 4OH-
Gagnleg heildarefnabreyting nýt-
ir ál, súrefni og vatn:
4Al + 3O2 + 6H2O => 4Al(OH)3
+ raforka
En það, sem til þessa hefur hindr-
að notkun áls, er skaðleg efnabreyt-
ing:
2Al + 6H2O => 2Al(OH) 3 +
3H2 + varmi
Kennitölur
Efnarafali af þessari gerð skilar
nú 0,8 kWh/kg. Tæki þessi koma
væntanlega á markað á næsta ári og
eru ætluð í farsíma og gefa 24
klukkustunda tal eða 30 daga í bið.
Fræðilega má ná um 4 kWh/kg.
Það er fróðlegt að bera þessar töl-
ur saman við þá orku sem þarf til að
framleiða álið en það eru um 15
kWh/kg með þeim orkusóandi en
frekar ódýra ferli, sem flest álver
nota og er kennt við Hall-Héroult.
Þessu ferli fylgir reyndar líka að
súrefni, sem losnar úr áloxíðinu,
binst kolefni skautanna og myndar
um tvö tonn af koldíoxíði fyrir hvert
tonn af áli.
Í athugun eru einkum tvö önnur
ferli til álvinnslu, sem eru samt dýr-
ari. Annað þeirra hleypir súrefninu
út án myndunar koldíoxíðs. þetta
ferli nýtir um 9 kWh/kg. Hitt ferlið
nýtir rúm 6 kWh/kg en myndar
nokkurt koldíoxíð.
Samanburður
Á meðfylgjandi mynd er sýndur
samanburður á helstu rafhlöðum og
það fer ekki á milli mála að rafhlaða
byggð á álefnarafala hefur mesta
orkurýmd.
Framtíðarsýn
Stefnt er að því að setja á markað
á næsta ári efnarafala, rafhlöðu, fyr-
ir farsíma, sem koma í stað hlað-
anlegu rafhlöðunnar eins og áður
sagði.
Þá er unnið að orkuhlöðu fyrir
fartölvur.
Hönnunarforsendur eru gefnar
þannig:
Orka 200 Wh
Rýmd 16 Ah
Spenna 12 V
Málafl 15 W, mesta afl 30 W,
toppafl 45 W
Orkuþéttleiki:
Miðað við þunga 450 Wh/kg
Miðað við rúmtak 700 Wh/l
Þungi: 450 g
Vinnuhiti: -20°C til +60°C
Mál (l x b x h): 180 x 70 x 20 mm
Og síðast en ekki síst er unnið að
orkupakka fyrir rafbíla með 75 kW
hámarksafli.
Afhleðslukennilína fyrir ál-efna-
rafalasellu sýnir stöðuga spennu
uns álið er uppurið.
Fyrirtæki og framleiðendur
Upphaf þessa efnarafala er hjá
fyrirtækinu Aluminum-Power Inc. í
Toronto í Kanada og fékk það einka-
leyfi á aðferðinni, sem notuð er.
Næst yfirtók fyrirtækið Trimol
Group, Inc. í New York málið og
stefnir að víðtækri markaðssetn-
ingu.
Nýlega hefur svo franska stórfyr-
irtækinu Sagem SA verið veitt
framleiðsluleyfi, sem það hyggst
nota við farsíma sína.
Núverandi aðaleigandi Alumini-
um-Power Inc. og Trimol Group,
Inc. er fjármálamaður að nafni dr.
Boris Birshtein. Hann virðist vera
mjög litríkur persónuleiki, er upp-
runninn í Litháen og hefur haft
sterk viðskiptatengsl í fyrrverandi
austantjaldsríkjum og var ráðgjafi
framámanna þar. Hann býr í
Bandaríkjunum og hefur einnig ná-
in tengsl við ráðamenn á Vestur-
löndum, í Evrópu og Ameríku, hann
þekkir alla!
Trimol Group, Inc. stefnir nú að
framleiðslu og markaðssetningu á
efnarafalatækninni.
Væntingar
Tæknilegar væntingar eru
óþrjótandi, ef hugmyndaflugið fær
að ráða.
Hvenær verða orkumálin leyst
með kjarnasamruna? Enn bólar
ekki á því.
Hrakspár um tæmingu olíulinda
hafa ekki enn ræst, en verður það til
frambúðar?
Vetni sem flytjanlegur orkumiðill
í stað bensíns er ennþá vonarpen-
ingur.
Virkjanir eru orðnar af hinu illa.
Þannig má áfram telja.
Í grein þessari er varpað fram
þeirri spurningu hvort álið sé sú
lausn, sem menn hafa beðið eftir, á
flytjanlegri orkugeymslu til fram-
tíðar.
Heimildir:
1. Tölvupóstur
2. Netið
ÁL – MÁLMUR
ORKUNNAR
Ál er fullt af efnaorku,
segir Björn Kristinsson,
alveg eins og olía og kol.
Höfundur er prófessor við
verkfræðideild HÍ.
Björn
Kristinsson