Vedci objavili revolučnú metódu, ktorá vyrába palivo z vody a slnečného žiarenia
Výskumníci predstavili efektívnejší systém, s pomocou ktorého by sme mohli pretvárať vodu na vodíkové palivo s pomocou slnka.
Nová štúdia publikovaná vo vedeckom časopise Frontiers nám ukazuje svetlú budúcnosť ľudstva. Podľa výsledkov vedcov by sme mohli v budúcnosti vyrábať palivo pre naše technológie len s pomocou slnečného svetla a vody.
Nová metóda popisuje spôsob, ako získať vodíkové palivo z H2O, teda vody. V súčasnosti sa používa vodík ako surovina a väčšina paliva sa vyrába zo zemného plynu, čo nám ale nepomáha zbaviť sa závislosti na fosílnych palivách. Budúcnosť by sa ale mohla ukrývať vo vodíku a japonskí vedci objavujú spôsob, ako by nás k tejto budúcnosti mohli dostať.
“Rozdelenie molekúl vody pomocou fotokatalyzátorov je skvelý spôsob ako pretvoriť solárnu energiu na chemickú energiu a nedávny vývoj fotokatalytických materiálov a technológií nám dáva nádej na realizáciu tohto procesu,” hovorí profesor Kazunari Domen, jeden z autorov štúdie.
Podstatou nového procesu je rozdelenie molekúl vody na kyslík a vodík. Na to potrebujú vedci fotokatalyzátory, ktoré pod svetlom podporujú chemické reakcie. Tie eventuálne rozdelia vodu na vodík a kyslík. Existuje niekoľko procesov, ako to dosiahnuť. V jednokrokovej reakcii sa voda rozdelí jednoduchšie, no tento proces nie je až tak efektívny, čo znamená, že nevznikne veľa vodíku. Efektívnejšie sú dvojkrokové reakcie, počas ktorých jeden fotokatalyzátor získava z molekúl vody vodík a druhý kyslík.
Nádej pre ľudstvo
Solárna energetická konverzia vody ale nedokáže operovať počas noci alebo pri zlom počasí. Na druhú stranu ukladanie energie slnečného svetla vo forme chemickej energie nám dovoľuje túto energiu použiť kedykoľvek a kdekoľvek
Ide o efektívnejšie procesy, no tie zatiaľ nie sú podľa slov autorov stále pripravené na použitie. Výskumníci musia identifikovať najefektívnejšie a najudržateľnejšie fotokatalyzátory. Tie musia byť dostatočne robustné na to, aby dokázali vydržať každodenné operácie, kedy Slnko vychádza a zapadá. Zároveň výskumníci musia nájsť spôsob, ako dosiahnuť čo najväčšiu mieru konverzie energie, ako je možná. Vďaka maximalizovaniu konverzie dokážu znížiť veľkosť reaktora a zároveň urobiť reaktor ekonomicky výhodnejší. Momentálne je použitie zemného plynu na získanie vodíkového paliva lacnejšie ako použitie solárnej energie.
Neprehliadni
Ďalší dodatočný problém je, že veľké množstvo metód, ktoré rozdeľujú kyslík a vodík zároveň produkujú kyslíkovodík, čo je mimoriadne explozívna látka. Toto riziko môžeme odstrániť tým, že budeme produkovať kyslík a vodík oddelene. Autori štúdie ale našli ďalší spôsob. Ukázalo sa, že ak je kyslíkovodík zapálený v úzkom priestore, neexploduje. Dôležité sú aj materiály. Mäkký PVC plast neexploduje deštruktívne, ak je kyslíkovodík zapálený.
Autori štúdie v rámci experimentu vybudovali reaktor na solárnu energiu, ktorý fungoval po dobu troch rokov. Tento reaktor fungoval efektívnejšie, ak pracoval so skutočným Slnkom, než keď pracoval v laboratórnych podmienkach.
“V našom reaktore sme použili fotokatalyzátory responzívne na UV žiarenie. Konverzia solárnej energie ale bola jeden a polkrát efektívnejšia pod prirodzeným slnečným svetlom,” hovorí spoluautor štúdie, Takashi Hisatomi.
Výskumníci musia vyriešiť ešte nejaké problémy
Hoci je efektivita vyššia pod prirodzeným svetlom, stále nedosiahla 5%, čo je cieľom autorov štúdie. Na prekonanie tejto bariéry budeme podľa ich slov potrebovať efektívnejšie fotokatalyzátory a väčšie experimentálne reaktory. K tomu potrebujeme viac experimentov v realistických podmienkach, aby sme sa dostali do bodu, kedy bude tento proces efektívny.
Autori štúdie zdôrazňujú, že okrem toho potrebujeme zaviesť aj bezpečnostné regulácie a štandardy efektívnosti. Štandardizované metódy merania efektivity by výskumníkom pomohli identifikovať najefektívnejšie technológie.
Najdôležitejším aspektom celého procesu je zvýšiť efektivitu konverzie solárnej energie na chemickú energiu, čo majú na starosti fotokatalyzátory. Ak sa efektivita zvýši na praktickú úroveň, oveľa viac vedcov začne pracovať na spôsobe, ako túto technológiu dostať do masovej výroby.
Komentáre