Mg Soleil Project-5

I.         Introduction

1.1      Solar energy and Magnesium
1.2      Magnesium
1.3      Magnesium
1.4      Magnesium Fuel Cell (MgFC)
II.     Mg Soleil Project
2.1      Magnesium Recycling Society
2.2      Economic Effects


II. Mg Soleil Project
Mg Soleil project consists of:
1) To the gathered magnesium resources, including used magnesium;
2) To transport the smelted magnesium to target places; and
3) To use the magnesium products as intended. Examples: a) to convert the magnesium into electrical energy, for example, through the MgFC. b) to use the magnesium as light metal materials. The Mg Soleil project realizes a society (“magnesium recycling society”) where the magnesium is recyclably used with the aid of the solar energy. Mg Soleil project will pave the effective way to the "sustainable society"

2.1      Magnesium Recycling Society
The concept of the Mg Soleil project is pictorially shown in Fig. 1. Magnesium-contained materials naturally occurring, including used magnesium materials, are smelted by using solar energy to produce high purity magnesium (Mg).
The resultant magnesium takes the form of grain.　The grain magnesium is processed into flame-retardant magnesium. The flame-retardant magnesium is transported to target places.　In transportation of grain magnesium, no problem arises in the transportation.
The smelted magnesium stores solar energy.  In this sense, it serves as a carrier carrying solar energy.　The magnesium after used is smelted again and reused.　Note that the substantially limitless resources are recyclably used.　As seen from 2Mg + H2O → H2 + 2MgO, H2 can be generated. H2 has a variety of applications. Its typical application is the hydrogen fuel cell.
The following three technologies are essentially needed for the project.
1)       Mg smelting technology using solar heat
2)       MgFC (magnesium fuel cell)
3)       Technology to make Mg flame-retardant

Magnesium smelting technology:  Component technologies are substantially completed. A prototype of a smelting system using a solar furnace　was manufactured in his lab. The prototype successfully operated.

MgFC: The MgFC has been developed in such a level as to be operable as an emergency-use battery. The MgFC for automobiles is under development. The MgFC successfully produced about 80% of its theoretical electric capacity of the magnesium electrode (negative electrode). The problem that is left to the MgFC will be how to increase the electric capacity of the positive (air) electrode. The details of the MgFC will be given later. The technology for making Mg flame-retardant: Its research and development have already been completed. The technologies 1) and 2) will be subsequently described in detail.

2.2      Economic Effects

At least the following businesses will be produced during the course of carrying out the Mag Soleil project:
1)       To make magnesium flame-retardant
2)       To miniaturize magnesium into grain
3)       To sell furnaces (solar furnace, bio-furnace, fossil
           fuel furnace)
4)       To smelt magnesium
5)       To transport magnesium products to target places
6)       To make retort (at 1,200 degrees C, 1 Torr pressure
           reduction)
7)       To manufacture magnesium and air electrodes for dry and
           wet batteries
8)       To convert Mg (OH)2 →MgO
9)       To transport used magnesium to desert sites
10)     To take out and to separate semi-products
11)     To generate electric power by MgFCs
12)     To supply chains
13)     To operate recovery chains

"Hydrogen society" has been well known as a future energy society.  Many problems are still involved in the hydrogen when it is put into practice, however. More technology development is needed in generation, storage, and transportation of hydrogen. Much cost must be consumed for developing hydrogen technologies for its practical use.  I have never heard that the hydrogen embrittlement problem has been solved.  The hydrogen equipment being currently practically used is still expensive.  The hydrogen stations are still at high cost, 6 Oku-Yen/one station.

II. Mg Soleil Project

Mg Soleil project：
1) 収集したマグネシウム資源 （使用後のマグネシウムを含む） を精錬する。
2) 精錬したマグネシウムを目的地に運搬する。
3) マグネシウムを用途に合わせて使用する。
例：a) マグネシウムを MgFC を介して電気エネルギーに変換する。
b) マグネシウムを軽量金属材料として利用する。
Mg Soleil project は、このように太陽光を介しマグネシウムを循環的に利用する社会(Mg 循環社会)を実現する。壮大なスケールを持つプロジェクトである。「持続可能な社会」実現の切り札となる。

2.1 Mg 循環社会
Mg Soleil project の概念を Fig. 1 に絵図で示す。
天然にあるマグネシウム含有物（使用済マグネシウム）を、太陽光エネルギーを用いて精錬し、純度の高いマグネシウム（Mg）を得る。得たマグネシウムは粒状である。これを難燃化する。難燃化したマグネシウムを目的地に運ぶ。粒状物を運ぶ形となる。輸送上何の問題もない。精錬後のマグネシウムは太陽光エネルギーを内部に蓄えている。この意味でこのマグネシウムは太陽光エネルギーのキャリアとなる。使用後の酸化マグネシウムは再び精錬し、再利用する。無限に存在する資源の再利用である。
このように、マグネシウムは電気エネルギー等として、さらに軽金属材料として利用される。また、2Mg + H2O → H2 + 2MgO で示すように、H2 の発生が可能である。H2 は水素燃料電池の燃料として利用できる。
この Mg 循環社会の実現には、以下の三つの技術が必要である。
1) Mg の精錬技術 (太陽熱を利用した)
2) マグネシウム発電
3) マグネシウムの難燃化
マグネシウム精錬技術： 要素技術はほぼ完成している。その prototype は成功している、lab で。マグネシウム発電： 開発途上である。緊急用電源としては実用域に達している。マグネシウム電極（負極）の理論電気容量の約80%を取り出している。問題は空気極（正極）の容量値の上げであろう。詳細は後で述べる。マグネシウムの難燃化：この技術はすでに完成している。
1)   と 2)の技術については後述する。

2.2 経済的効果
1)   Mg Soleil project の実行おいて、以下のような事業が発生する。
1) マグネシウムの難燃化
2) 得たマグネシウムの粒化
3) 炉販売（太陽炉、バイオ炉、化石炉）
4) マグネシウムの精錬事業
5) 製品となったマグネシウムの国内への輸送
6) レトルト（retort）化 1,200℃加熱、1Torr 減圧）
7) 電池化（湿＆乾）、Mg 極 ＆ 空気極事業
8) Mg(OH)2 →MgO 事業
9) 使用済みマグネシウムの砂漠へ輸送事業
10)  取り出し・分離事業
11)  MgFC 発電事業
12)  サプライチェーン事業
13)   回収チェーン事業

「水素社会」が言われている。しかし、水素の扱いについては問題を抱えたままである。その発生、貯蔵、運搬にさらなる技術の開発が必要であり、費用もかかる。さ らに、水素脆化の問題、これも完全に解決されたという話を聞かない。費用に関 しては水素stations を見ればわかる。６億円/station と言われている。