
фото: pixabay
Ученые открыли революционный метод производства топлива из воды и солнечного света, но он еще не завершен. Ученые из Японии продемонстрировали новый экспериментальный реактор, который способен получать возобновляемое водородное топливо из солнечного света и воды.
Новый реактор, занимающий площадь 100 квадратных метров, использует фотокаталитические листы для расщепления атомов водорода и кислорода в молекулах воды, что позволяет извлекать водород для использования в качестве топлива.
Хотя технология находится на ранних стадиях развития, ученые, стоящие за этим исследованием, уверены, что если удастся создать более эффективные фотокатализаторы, это откроет путь к производству дешевого и устойчивого водородного топлива, которое сможет удовлетворить различные энергетические потребности. Результаты работы были опубликованы 2 декабря в журнале Frontiers in Science.
«Расщепление воды под действием солнечного света с использованием фотокатализаторов — это идеальная технология для преобразования и хранения солнечной энергии, и последние достижения в области фотокаталитических материалов вселяют надежду на ее успешную реализацию», — отметил Казунари Домена, старший автор исследования и профессор химии Университета Синсю в Японии.
Однако, по его словам, еще предстоит решить множество проблем.
Фотокатализаторы ускоряют химические реакции, позволяя расщеплять молекулы воды на водород и кислород. Однако существующие катализаторы, которые разлагают воду на эти элементы за один шаг, обладают низкой эффективностью, из-за чего большая часть водорода очищается с использованием природного газа, что снижает устойчивость технологии.
Для решения этой проблемы исследователи разработали фотокатализатор, использующий более сложный двухэтапный процесс, в котором сначала выделяется кислород, а затем удаляется водород. Создание такого фотокатализатора позволило ученым построить прототип реактора, который проработал три года и показал лучшие результаты при использовании солнечного света, чем при применении ультрафиолетового света в лаборатории.
«В нашей системе, использующей фотокатализатор, реагирующий на ультрафиолет, эффективность преобразования солнечной энергии была примерно в полтора раза выше при естественном солнечном свете», — рассказал Такаши Хисатоми, первый автор исследования и исследователь Университета Синсю.
По его словам, эффективность преобразования солнечной энергии может еще увеличиться, если использовать спектры света, характерные для более высоких широт.
Несмотря на обнадеживающие результаты, эффективность реакции на текущем этапе слишком низка для коммерческого использования.
«При стандартном искусственном солнечном свете эффективность процесса составляет максимум 1%, а при естественном солнечном свете она не превышает 5%», — уточнил Хисатоми.
Для того чтобы повысить эффективность, ученые призывают других исследователей создавать более совершенные фотокатализаторы и крупные реакторы. Также предстоит решить важные вопросы безопасности: очистка водородного топлива может приводить к образованию взрывоопасного побочного продукта — оксигидрогена, который следует безопасно утилизировать в двухэтапном процессе.
«Самым важным аспектом является повышение эффективности преобразования солнечной энергии в химическую с помощью фотокатализаторов, - подчеркнул Домен. - Если это будет улучшено до практического уровня, многие исследователи займутся разработкой технологий массового производства и процессов разделения газов, что изменит подход к солнечной энергетике и ускорит развитие инфраструктуры, а также законодательства, регулирующего использование солнечного топлива».
Источник: Frontiers in Science
Комментарии
Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите
Авторизация через