Източник: spect.ieee.org
Слънчевите панели се умножават по покривите и в градините по целия свят, тъй като общностите искат възобновяема електроенергия. Но инженерите в Белгия казват, че панелите могат да направят повече от това да запазят осветлението - те също могат да произвеждат водороден газ на място, позволявайки на семействата да отопляват домовете си, без да разширяват въглеродните си отпечатъци.
Екип вУниверситет Католиеке Льовен, или KU Льовен,казва, че се е развилослънчев панел, който преобразува слънчевата светлина директно във водород, използвайки влага във въздуха. Прототипът отнема водните пари и ги разделя на молекули водород и кислород. Ако се мащабира успешно, технологията може да помогне за справяне с голямо предизвикателство пред водородната икономика.
Водородът, за разлика от изкопаемите горива, не произвежда емисии на парникови газове или замърсяване на въздуха, когато се използва в превозни средства или сгради с горивни клетки. И все пак почти целият водород, произведен днес, се получава с помощта напромишлен процестова включва природен газ и това в крайна сметка изпомпва повече емисии в атмосферата.
Малък, но нарастващ брой съоръжения произвеждат „зелен“ водород с помощта на електролиза, която разделя водните молекули с помощта на електричество - в идеалния случай от възобновяеми източници като вятър и слънце. Други изследователи, включително екипът в Белгия, разработват така наречените технологии за директно слънчево разделяне на водата. Те използват химически и биологични компоненти, за да разделят водата директно върху слънчевия панел, отказвайки се от нуждата от големи, скъпи електролиза.
„Намирането на начин за създаване на водород по някакъв по-лесен или по-ефективен начин е може би търсенето на Светия Граал“, казваДжим Фентън, който ръководиЦентър за слънчева енергия във Флоридав Университета на Централна Флорида.
KU Льовенседи в тревист кампус във Фландрия, холандски говорещия северния регион на Белгия. По-рано този месец, професореЙохан Мартенси неговия екип вЦентър за повърхностна химия и катализаобявиха, че техният прототип може да произвежда 250 литра водород на ден средно за цяла година, което според тях е световен рекорд. Семейство, живеещо в добре изолирана белгийска къща, може да използва около 20 от тези панели, за да задоволи нуждите си от енергия и отопление през цялата година, прогнозират те.
Слънчевият панел е с дължина 1,65 метра - приблизително височината на кухненския хладилник или този репортер - и има номинална изходна мощност от около 210 вата. Системата може да преобразува 15 процента от слънчевата енергия, която получава, във водород, казва екипът. Това е значителен скок от ефективността от 0,1%, която те постигнаха за първи път преди 10 години. (Отделно, международни изследователи миналата годинаказаха, че са постигнали19% ефективност при производството на водород чрез директно слънчево разделяне на водата.)
Лабораторията на Мартенс обаче беше затворена за своите технологии.Том Босерес, докторантски изследовател, отказа да разкрие каквито и да било специфики, позовавайки се на опасения относно интелектуалната собственост. Той казва само, че лабораторията е специализирана в „катализатори, мембрани и адсорбенти“.
„Използвайки нашия опит в тази област, успяхме да разработим система, която е много ефективна за вземане на вода от въздуха и разделянето й на водород чрез използване на слънчева енергия“, написа Босерес в имейл. Запитан за някои от инженерните предизвикателства, с които са се сблъскали по време на десетилетие на развитие, той казва: „Най-трудната част е извеждането на водата от въздуха.“
Академичните статии предлагат разпръснати улики за технологията, въпреки че Босерес казва, че техните изследвания "надхвърлят това, което публикуваме." През последните години инженерите проучиха ефикасността на различни материали, включително порести, многосъединителнисилициеви слънчеви клеткис „размери на порите в микрометър“;тънкослойни катализаторинаправен от манганов (III) оксид; и поли (винилов алкохол)анионообменна мембранавключващ разтвор на калиев хидроксид и катализатори на никелова основа.
Мартенс обикновено казва, че екипът му използва „евтини суровини“ вместо благородни метали и други скъпи компоненти. „Искахме да проектираме нещо устойчиво, което да е достъпно и да може да се използва практически навсякъде“каза той пред VRT, обществена телевизионна мрежа в Белгия.
Изследователите планират да тестват на място техния прототип в къща в провинциалния град Оуд-Хевърли. Водородът ще се съхранява в малък, подземен съд под налягане през летните месеци, след което се изпомпва през къщата през зимата. Ако всичко върви по план, Мартенс казва, че екипът може да инсталира 20 панели в къщата или да изгради по-голяма квартална система, която да позволи на други семейства да използват „зеления” водород.
Фентън от центъра за слънчева енергия във Флорида казва, че е твърде рано да се определи дали или кога слънчевите панели, произвеждащи водород, могат да станат икономически жизнеспособни. Технологията е все още в много ранен етап на развитие и - особено в Съединените щати - съществуващите отоплителни горива като природния газ са относително евтини. Въпреки това, докато страните работят за справяне с изменението на климата и тъй като все повече общности инсталират местна инфраструктура за възобновяема енергия като слънчева на покрива, той вижда потенциална роля за тези водородни системи.
„Ако приложението се получи, може много добре да се генерира водород, който мога да съхранявам и използвам за отопление на къщата си, за готвене, може би ще го пусна в колата си с горивни клетки“, казва Фентън. „Това са тези футуристични видове възможности. Но все пак това е нещо, за което трябва да се подготвим. "