Zdroj: spectrum.ieee.org
Solárne panely sa množia na strechách a v záhradách po celom svete, pretože komunity sa dožadujú obnoviteľnej elektriny. Inžinieri v Belgicku však tvrdia, že panely dokážu viac než len rozsvietiť svetlá - môžu tiež vyrábať plynný vodík na mieste, čo umožňuje rodinám vykurovať svoje domy bez toho, aby rozširovali svoje uhlíkové stopy.
Tím vKatholieke Universiteit Leuvenalebo KU Leuven,hovorí, že sa to vyvinulosolárny panel, ktorý pomocou vlhkosti vo vzduchu premieňa slnečné svetlo priamo na vodík. Prototyp berie vodnú paru a štiepi ju na molekuly vodíka a kyslíka. Ak sa úspešne rozšíri, táto technológia by mohla pomôcť vyriešiť veľkú výzvu, ktorej čelí vodíkové hospodárstvo.
Vodík, na rozdiel od fosílnych palív, neprodukuje emisie skleníkových plynov ani znečisťuje ovzdušie, ak sa používa vo vozidlách alebo budovách na palivové články. Zatiaľ je takmer všetok vodík vyrobený dnes vyrobený pomocoupriemyselný procesktorý zahŕňa zemný plyn, a to nakoniec pumpuje viac emisií do atmosféry.
Malý, ale rastúci počet zariadení vyrába „zelený“ vodík pomocou elektrolýzy, ktorý štiepi molekuly vody pomocou elektriny - ideálne z obnoviteľných zdrojov, ako je vietor a slnečná energia. Iní vedci, vrátane belgického tímu, vyvíjajú takzvané technológie priameho štiepenia vody solárnou vodou. Tieto používajú chemické a biologické komponenty na rozdeľovanie vody priamo na solárny panel, čím sa vyhýba potrebe veľkých a drahých elektrolýznych zariadení.
„Hľadanie spôsobu, ako ľahším alebo účinnejším spôsobom vytvoriť vodík, je možno úlohou Svätého grálu,“ hovoríJim Fenton, ktorý riadiFloridské solárne energetické centrumna univerzite v strednej Floride.
KU Leuvensedí na trávnatom areáli vo Flámsku, holandsky hovoriacej severnej časti Belgicka. Začiatkom tohto mesiaca, profesorJohan Martensa jeho tím naCentrum pre povrchovú chémiu a katalýzuoznámili, že ich prototyp môže vyprodukovať priemerne 250 litrov vodíka za celý rok, čo je podľa nich svetový rekord. Predpovedajú, že rodina žijúca v dobre izolovanom belgickom dome by mohla asi 20 z týchto panelov použiť na uspokojenie svojich energetických a vykurovacích potrieb počas celého roka.
Solárny panel meria 1,65 metra na dĺžku - zhruba na výšku kuchynskej chladničky alebo tohto reportéra - a má menovitý výkon asi 210 wattov. Tento systém dokáže premeniť 15 percent prijatej slnečnej energie na vodík. To je významný skok z 0,1 percentnej účinnosti, ktorú prvýkrát dosiahli pred 10 rokmi. (Samostatne, medzinárodní výskumníci v minulom rokupovedali, že dosiahli19-percentná účinnosť pri výrobe vodíka priamym štiepením solárnej vody.)
Martensovo laboratórium bolo však o tejto technológii utiahnuté.Tom Bosserez, postdoktorandský výskumník, odmietol zverejniť akékoľvek podrobnosti s odvolaním sa na obavy z duševného vlastníctva. Hovorí iba, že laboratórium sa špecializuje na „katalyzátory, membrány a adsorbenty“.
"S využitím našich odborných znalostí v tejto oblasti sme boli schopní vyvinúť systém, ktorý je veľmi efektívny pri odoberaní vody zo vzduchu a jej štiepení na vodík pomocou slnečnej energie," napísal Bosserez v e-maile. Na otázku o niektorých technických výzvach, ktorým čelili počas desaťročia vývoja, odpovedá: „Najťažšou časťou je dostať vodu zo vzduchu.“
Akademické práce ponúkajú rozptýlené indície o tejto technológii, aj keď Bosserez tvrdí, že ich výskum „ide nad rámec toho, čo publikujeme“. V posledných rokoch inžinieri skúmali účinnosť rôznych materiálov, vrátane pórovitých viacúčelových spojovkremíkové solárne článkys „rozmermi pórov v mikrometrickom meradle“;tenkovrstvové katalyzátoryvyrobené z oxidu manganičitého; a poly (vinylalkohol)aniónovo výmenná membránazahŕňajúce roztok hydroxidu draselného a katalyzátory na báze niklu.
Martens všeobecne hovorí, že jeho tím používa namiesto lacných kovov a iných drahých komponentov „lacné suroviny“. „Chceli sme navrhnúť niečo udržateľné, čo je cenovo dostupné a dá sa použiť prakticky kdekoľvek,“povedal VRT, sieť verejnoprávneho vysielania v Belgicku.
Vedci plánujú vyskúšať svoj prototyp v dome vo vidieckom meste Oud-Heverlee. Vodík by sa počas letných mesiacov skladoval v malej podzemnej tlakovej nádobe a potom by sa cez zimu čerpal do celého domu. Ak všetko pôjde podľa plánu, Martens tvrdí, že tím by mohol nainštalovať 20 panelov v dome alebo vybudovať väčší susedský systém, ktorý umožní ostatným rodinám využívať „zelený“ vodík.
Fenton z Floridského centra pre solárnu energiu tvrdí, že je príliš skoro na to, aby sme určili, či a kedy by sa solárne panely na výrobu vodíka mohli stať ekonomicky životaschopnými. Táto technológia je stále vo veľmi ranom štádiu vývoja a - najmä v USA - sú existujúce vykurovacie palivá ako zemný plyn relatívne lacné. Keďže však krajiny pracujú na riešení zmeny podnebia a čoraz viac spoločenstiev inštaluje miestnu infraštruktúru pre obnoviteľné zdroje energie, ako je strešná solárna energia, vidí v týchto vodíkových systémoch potenciálnu úlohu.
"Ak aplikácia vyjde, mohla by sa veľmi pekne hodiť na výrobu vodíka, ktorý by som mohol ukladať a používať na vykurovanie domu, na varenie a možno ho používať vo svojom automobile s palivovými článkami," hovorí Fenton. "Sú to tieto futuristické druhy príležitostí." Ale stále je to niečo, na čo sa musíme pripraviť. “
