Джерело: spect.ieee.org
Сонячні батареї розмножуються на дахах та в садах у всьому світі, коли громади вимагають відновлюваної електроенергії. Але бельгійські інженери заявляють, що панелі можуть зробити більше, ніж утримувати світло - вони також можуть виробляти газоподібний водень на місці, дозволяючи сім'ям опалювати свої будинки, не розширюючи вуглецевих слідів.
Команда вKatholieke Universiteit Leuven, або KU Левен,каже, що це склалосясонячна панель, яка перетворює сонячне світло безпосередньо на водень, використовуючи вологу в повітрі. Прототип бере водну пару і розщеплює її на молекули водню та кисню. У разі успішного масштабування технологія може допомогти вирішити основну проблему, яка стоїть перед водневою економікою.
Водень, на відміну від викопного палива, не створює викидів парникових газів або забруднення повітря при використанні в транспортних засобах або будівлях на паливних елементах. Проте майже весь водень, що виробляється сьогодні, виготовляється за допомогоюпромисловий процесщо включає природний газ, і це в кінцевому підсумку викачує більше викидів в атмосферу.
Невелика, але зростаюча кількість установок виробляє "зелений" водень за допомогою електролізу, який розщеплює молекули води за допомогою електрики - в ідеалі з відновлюваних джерел, таких як вітер та сонячна енергія. Інші дослідники, включаючи команду з Бельгії, розробляють так звані технології прямого сонячного розщеплення води. Вони використовують хімічні та біологічні компоненти для розщеплення води безпосередньо на сонячній панелі, відмовляючись від потреби у великих, дорогих електролізних установках.
"Пошук способу створити водень простішим або ефективнішим способом - це, можливо, пошуки Святого Грааля", - говоритьДжим Фентон, який керуєФлоридський центр сонячної енергіїв Університеті Центральної Флориди.
К. Є. Левенсидить у трав’янистому містечку у Фландрії, голландськомовний північний регіон Бельгії. На початку цього місяця, професореЙохан Мартенста його команда вЦентр хімії та каталізу поверхніоголосили, що їхній прототип може виробляти 250 літрів водню в день в середньому протягом цілого року, що, на їх думку, є світовим рекордом. За їхніми прогнозами, сім'я, яка живе у добре утепленому бельгійському будинку, може використовувати близько 20 з цих панелей для задоволення своїх потреб у енергії та опаленні протягом усього року.
Сонячна панель має довжину 1,65 метра - приблизно висота кухонного холодильника або цього репортера - і має номінальну вихідну потужність близько 210 Вт. Система може перетворити 15 відсотків отриманої сонячної енергії у водень, зазначає команда. Це значний стрибок з 0,1-відсоткової ефективності, яку вони вперше досягли 10 років тому. (Окремо, міжнародні дослідники минулого рокусказали, що досягли19 відсотків ефективності у виробництві водню при прямому сонячному розщепленні води.)
Однак у лабораторії Мартенса були тісні думки щодо своєї технології.Том Боссерес, докторський дослідник, відмовився розкривати будь-які особливості, посилаючись на проблеми інтелектуальної власності. Він каже лише, що лабораторія спеціалізується на "каталізаторах, мембранах та адсорбентах".
"Використовуючи наш досвід у цій галузі, ми змогли розробити систему, яка дуже ефективно бере воду з повітря і розщеплює її на водень за допомогою сонячної енергії", - написав Боссерес в електронному листі. Відповідаючи на запитання про деякі інженерні завдання, з якими вони стикалися протягом десятиліття розробки, він каже: "Найскладнішим є виведення води з повітря".
У наукових роботах пропонуються різноманітні підказки про технологію, хоча Боссерес каже, що їх дослідження "виходять за рамки того, що ми публікуємо". Останніми роками інженери вивчали ефективність різноманітних матеріалів, включаючи пористі багатошарові з'єднаннякремнієві сонячні елементиз “розмірами пор в мікрометрі”;тонкоплівкові каталізаторивиготовлений з оксиду марганцю (III); і полі (вініловий спирт)аніонообмінна мембраназа участю розчину гідроксиду калію та каталізаторів на основі нікелю.
Мартенс загалом каже, що його команда використовує "дешеву сировину" замість дорогоцінних металів та інших дорогих компонентів. "Ми хотіли розробити щось стійке, що є доступним і може бути використано практично в будь-якому місці"він сказав VRT, громадська мережа мовлення в Бельгії.
Дослідники планують випробувати свій прототип на полі в будинку в сільському містечку Уд-Геверлі. Водень буде зберігатися в невеликому підземному посудині під тиском протягом літніх місяців, а потім взимку перекачуватись по будинку. Якщо все піде за планом, Мартенс каже, що команда може встановити в будинку 20 панелей або побудувати більшу систему мікрорайонів, щоб дозволити іншим сім'ям використовувати "зелений" водень.
Фентон, Флоридський центр сонячної енергії, каже, що ще зарано визначати, чи можуть сонячні панелі, що виробляють водень, стати економічно вигідними. Технологія все ще перебуває на дуже ранній стадії розробки, і - особливо в США - існуюче паливо для опалення, таке як природний газ, є відносно дешевим. Однак, оскільки країни працюють над вирішенням питань зміни клімату, і коли все більше громад встановлюють місцеву інфраструктуру відновлюваної енергії, таку як сонячна на даху, він бачить потенційну роль цих водневих систем.
"Якщо програма спрацює, вона може дуже добре піддаватися виробленню водню, який я міг би зберігати і використовувати для опалення свого будинку, для приготування їжі, можливо, запустити його у своєму паливному автомобілі", - говорить Фентон. «Це ці футуристичні види можливостей. Але це все-таки те, до чого нам потрібно підготуватися ».
