CleanHME - Clean Energy from Hydrogen-Metal Systems
Saubere Energie aus Wasserstoff-Metall-Systemen
Überblick über das Projekt
CleanHME soll eine neue, saubere, sichere, kompakte und sehr effiziente Energiequelle auf der Basis von Wasserstoff-Metall- und Plasmasystemen erschließen, die sowohl für den privaten Gebrauch als auch für industrielle Anwendungen einen Durchbruch darstellen könnte. Die neue Energiequelle könnte dabei sowohl in kleinen mobilen Systemen als auch alternativ in autarken Wärme- und Stromgeneratoren eingesetzt werden. Um die HME-Technologie im Rahmen von Langzeitexperimenten zu testen und um ihre Technologiereife zu erhöhen, planen wir den Bau eines neuen kompakten Reaktors. Darüber hinaus soll eine umfassende Theorie zu den HME-Phänomenen ausgearbeitet werden.
Die Zielsetzungen
Die Hauptziele des Projekts:
Erstes Ziel: Eines der Ziele des CleanHME-Projekts ist es, die Wärmeerzeugung zu verbessern, bessere Aktive Materialien (AM) zu entwickeln und das Wissen über die wichtigen Parameter ihrer Nutzung zu erlangen, insbesondere die zu ihrer maximalen Lebensdauer, der Betriebstemperatur und zum Gasdruck. Dabei wird das Ziel verfolgt, zuverlässige AM zu entwickeln, die eine spezifische Leistung von nicht weniger als 1 W/cm3 liefern können.
Zweites Ziel: Basierend auf früheren Experimenten wird davon ausgegangen, dass die Energieerzeugung mittels strahlungsfreier nuklearer Reaktionen erfolgt, welche durch ein metallisches Umfeld extrem verstärkt werden. Es werden mehrere in Frage kommende Theorien in Betracht gezogen, insbesondere solche, die geeignet sind, quantitatives reaktortechnisches Know-how zu erlangen. Daher sind spezifische Laborexperimente geplant, um diese Theorien zu testen und ihre jeweiligen Vorhersagen zu überprüfen. Dies wird in einer Kombination von Beschleunigerexperimenten und Gasbeladungsexperimenten geschehen, die in speziellen Reaktoren bei Raumtemperatur und bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden.
Drittes Ziel: Studien zu potenziellen Einsatzmöglichkeiten. Die mit einer ausreichend hohen Temperatur erzeugte Wärme kann direkt für verschiedene Zwecke der Beheizung genutzt werden. Sie kann sowohl in mechanische Leistung als auch in Elektrizität umgewandelt werden, die dann in mobilen und stationären Anwendungen zum Einsatz kommt. Sollte sich bestätigen, dass diese neue Energieform wie erwartet funktioniert, besitzt sie das Potenzial, die Weltenergiebilanz zu revolutionieren – mit unschätzbarem Nutzen für die Gesellschaft und die industrielle Wettbewerbsfähigkeit.
Die Vorgehensweise
Geplant ist die Durchführung von Beschleunigerexperimenten in drei verschiedenen Laboratorien, die jeweils auf unterschiedliche experimentelle Techniken spezialisiert sind. Diese Experimente dienen der Vorauswahl von Brennstoffen für den Reaktor.
Es sind verschiedene Aufbauten für Experimente zur Gasbeladung in verschiedenen Laboratorien geplant. Diese Aufbauten werden mit verschiedenen Arten von Brennstoffen, atmosphärischen Bedingungen und Temperaturbereichen arbeiten.
Es werden auch Experimente unter Verwendung der Beschallung durchgeführt und mit Gasbeladungsexperimenten verglichen werden.
Die Erfassung schwacher Strahlung als ein Fingerabdruck der untersuchten Reaktionsmechanismen wird sorgfältig ausgewertet und mit den theoretischen Vorhersagen verglichen.
Basierend auf den Ergebnissen der ersten Experimente werden im Rahmen des Projektes neue Reaktoren errichtet, um so die Leistungsabgabe und die Betriebsbedingungen zu optimieren.
Erwartete Ergebnisse
Die Zielsetzung des Projekts besteht darin, die folgenden Fortschritte zu erzielen:
- Die Durchführung von Beschleunigerexperimenten zur Validierung der theoretischen Grundlagen der HME.
- Die Erarbeitung einer prädiktiven Theorie zur Spezifizierung von Materialien, die in den Reaktoren mit einer erhöhten Effizienz eingesetzt werden können.
- Die Synthetisierung solcher Aktivmaterialien, die zuverlässig funktionieren und zu einem erschwinglichen Preis bereitgestellt werden können.
- Die Erarbeitung eines ausreichenden Wissens über HME, das es ermöglicht, Geräte zu entwerfen, die Wärme und elektrische Energie liefern und auf einfache Weise gesteuert werden können.
- Die Entwicklung effizienter, tragbarer und kompakter stationärer Energiequellen.
- Die Erfassung von Daten zur Abschätzung möglicher Kosten in den verschiedenen Größenordnungen der Strom- und Energieerzeugung.
- Die Ausarbeitung von Prozeduren und Sicherheitsbestimmungen für den zukünftigen Einsatz dieser Technologie.
Die Arbeitsgemeinschaft
Koordination / Ansprechpartner
Uniwersytet Szczeciński
Al. Papieża Jana Pawła II 22a, 70-453 Szczecin, Polen
Höhere oder sekundäre Bildungseinrichtung
Website
Beteiligte
Akademia Morska w Szczecinie
ul. Wały Chrobrego 1-2, 70-500 Szczecin, Polen
Höhere oder sekundäre Bildungseinrichtung
Website
BroadBit Batteries Oy
Metallimiehenkuja 8 C, 02150 Espoo, Finnland
Private, gewinnorientierte Einrichtung
Website
CNRS - The French National Centre for Scientific Research
3, rue Michel-Ange, 75794 Paris cedex 16, Frankreich
Forschungseinrichtung
Website
Institut für Festkörper-Kernphysik
Leistikowstraße 2, 14050 Berlin, Deutschland
Forschungseinrichtung
Website
Institut Jožef Stefan
Jamova cesta 39, 1000 Ljubljana, Slowenien
Forschungseinrichtung
Website
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)
Via E. Fermi n. 40, Frascati (Roma), Italien
Forschungseinrichtung
Website
Lakehead University
955 Oliver Road, Thunder Bay, Ontario, Canada P7B 5E1
Höhere oder sekundäre Bildungseinrichtung
Website
Lifco industrie
7 Rue Salvador Dali, 42000 Saint-Étienne, Frankreich
Private, gewinnorientierte Einrichtung
Website
Politecnico di Torino
Corso Duca degli Abruzzi, 24, 10129 Torino, Italien
Höhere oder sekundäre Bildungseinrichtung
Website
SART von Rohr SAS
25 Rue De La Chapelle, 68620 Bitschwiller Les Thann, Frankreich
Private, gewinnorientierte Einrichtung
Website
Università degli Studi di Siena
via Banchi di Sotto 55, 53100 Siena, Italien
Höhere oder sekundäre Bildungseinrichtung
Website
Uppsala University
von Kraemers allé 4, 751 05 Uppsala, Schweden
Höhere oder sekundäre Bildungseinrichtung
Website
VEGATEC SAS
Avenue Célestin Coq, 13790 Rousset, Frankreich
Private, gewinnorientierte Einrichtung
Website
Futureon S.R.L.S.
Via Genzano 95, 00179 Roma (Roma), Italien
Private, gewinnorientierte Einrichtung
Lakoco (SPRL)
Avenue de Hinnisdael 27, 1150 Woluwe-Saint-Pierre, Bruxelles Capitale, Belgien
Private, gewinnorientierte Einrichtung
Ein Forschungsprojekt der EU-Kommission
Finanziert durch FET – proaktiver Bereich
(Finanzhilfevereinbarung No: 951974 – Projektdauer: 1. August 2020 bis 31. July 2024)
Durch die Förderung neu entstehender Themen und Gemeinschaften werden in enger Verbindung mit den Schwerpunkten „Gesellschaftliche Herausforderungen“ und „Führende Rolle bei grundlegenden und industriellen Technologien“ vielversprechende Themen der Sondierungsforschung erschlossen, die eine kritische Masse zusammenhängender Projekte generieren können, welche zusammengenommen eine breite Palette facettenreicher Themen darstellen und zum Aufbau eines europäischen Wissenspools beitragen.
Ziel
Das Hauptziel des Projektes CleanHME ist die Entwicklung einer neuen, sauberen, sicheren, kompakten und sehr effizienten Energiequelle auf der Basis von Wasserstoff-Metall- und Plasmasystemen, die sowohl für den privaten Bereich als auch für industrielle Anwendungen von bahnbrechender Bedeutung sein könnte. Die neue Energiequelle könnte sowohl als kleines mobiles System als auch als eigenständiger Wärme- und Stromgenerator eingesetzt werden.
Wasserstoff-Metall-Energie (HME) wird gewonnen, wenn Wasserstoff mit einigen Metallen unter leicht erhöhter Temperatur und gesteigertem Druck reagiert. Erste Experimente haben gezeigt, dass die insgesamt erzeugte Wärmeenergie die chemische Energie um viele Größenordnungen übersteigt und stark von den eingesetzten aktiven metallischen Werkstoffen und den Bedingungen des Gases in speziellen Reaktoren abhängt. Darüber hinaus haben Experimente mit Beschleunigern, die bei höheren Energien an Wasserstoffisotopen durchgeführt wurden, gezeigt, dass die Reaktionsraten durch den sogenannten Elektronenabschirmungseffekt um viele Größenordnungen gesteigert werden können, wenn dazu metallische Proben mit speziellen Nanostrukturen oder Kristallgitterdefekten eingesetzt werden.
Die Hauptziele unseres Vorhabens bestehen somit darin, eine umfassende Theorie zu den HME-Phänomenen zu erarbeiten und die Auswahl der am besten geeigneten Materialien für die Energieerzeugung in Wasserstoff-Metall-Systemen mit Hilfe einer Kombination von Beschleuniger- und Gasbeladungsexperimenten zu optimieren sowie das Reaktordesign zu verbessern, um eine höhere und stabilere Energieerzeugung zu erreichen. Wir planen den Bau eines neuen kompakten Reaktors, mit dem die HME-Technologie im Rahmen von Langzeitexperimenten getestet und die Technologiereife erhöht werden soll.
Die vorgeschlagenen Lösungen besitzen das Potenzial, einen Durchbruch in der Energiewirtschaft zu bewirken und eine Lösung für eine kohlenstofffreie Technologie zu präsentieren, die zum Klima- und Umweltschutz beiträgt. Um dies zu gewährleisten, möchten wir ein breites multidisziplinäres europäisches Konsortium aus wissenschaftlichen Einrichtungen, Start-ups sowie kommerziellen Unternehmen aufbauen, das sich über 9 europäische Länder erstreckt und mit führenden Wissenschaftlern in den USA und Kanada zusammenarbeitet.