Izvor: spect.ieee.org
Solarne ploče se množe na krovovima i u vrtovima širom svijeta kao zajednice koje traže energiju iz obnovljivih izvora. No, inženjeri u Belgiji kažu da bi ploče mogle učiniti i više nego što drže upaljena svjetla - mogle bi proizvoditi i plinoviti vodik na licu mjesta, dopuštajući obiteljima da griju domove bez širenja ugljikovih otisaka.
Tim naKatholieke Universiteit Leuven, ili KU Leuven,kaže da se razviosolarna ploča koja pretvara sunčevu svjetlost izravno u vodik koristeći vlagu u zraku. Prototip uzima vodenu paru i dijeli je na molekule vodika i kisika. Ako se uspješno skalira, tehnologija bi mogla pomoći u rješavanju velikog izazova s kojim se suočava vodikova ekonomija.
Vodik, za razliku od fosilnih goriva, ne stvara emisiju stakleničkih plinova ili zagađenje zraka kada se koristi u vozilima ili zgradama na gorivne ćelije. Ipak, gotovo sav hidrogen koji se danas proizvodi dobiven je pomoćuindustrijski proceskoji uključuje prirodni plin, a to u konačnici pumpa više emisija u atmosferu.
Mali, ali sve veći broj postrojenja proizvodi „zeleni“ vodik elektrolizom, koja molekule vode dijeli električnom energijom - idealno iz obnovljivih izvora poput vjetra i sunca. Drugi istraživači, uključujući tim iz Belgije, razvijaju ono što se naziva izravnim solarnim tehnologijama cijepanja vode. Oni koriste kemijske i biološke komponente za razdvajanje vode izravno na solarnom panelu, ukidajući potrebu za velikim, skupim postrojenjima za elektrolizu.
"Pronalaženje načina za stvaranje vodika na neki lakši ili učinkovitiji način možda je potraga za Svetim gralom", kažeJim Fenton, koji režiraFlorida centar za sunčevu energijuna Sveučilištu Central Florida.
KU Leuvensjedi u travnatom kampusu u Flandriji, sjevernoj regiji Belgije koja govori nizozemski jezik. Ranije ovog mjeseca, profesoreJohan Martensi njegov tim naCentar za površinsku kemiju i katalizunajavio je da bi njihov prototip mogao proizvoditi 250 litara vodika dnevno u prosjeku tijekom cijele godine, za što tvrde da je svjetski rekord. Obitelj koja živi u dobro izoliranoj belgijskoj kući mogla bi upotrijebiti 20-ak ovih panela kako bi zadovoljila svoje potrebe za energijom i grijanjem tijekom cijele godine, predviđaju.
Solarni panel ima dužinu od 1,65 metara - otprilike visinu kuhinjskog hladnjaka ili ovog izvjestitelja - i ima nominalnu izlaznu snagu od oko 210 vata. Sustav može pretvoriti 15 posto dobivene solarne energije u vodik, kaže tim. To je značajan skok u odnosu na 0,1 posto učinkovitosti koju su prvi put postigli prije 10 godina. (Odvojeno, međunarodni istraživači prošle godinerekao da su postigli19-postotna učinkovitost u proizvodnji vodika izravnim solarnim cijepanjem vode.)
Međutim, Martensov laboratorij bio je stisnut oko svoje tehnologije.Tom Bosserez, postdoktorski istraživač, odbio je otkriti bilo kakve detalje, pozivajući se na zabrinutost oko intelektualnog vlasništva. Kaže samo da je laboratorij specijaliziran za "katalizatore, membrane i adsorbense".
"Koristeći svoju stručnost u ovom području, uspjeli smo razviti sustav koji vrlo učinkovito uzima vodu iz zraka i cijepa je u vodik pomoću sunčeve energije", napisao je Bosserez u e-poruci. Upitan o nekim inženjerskim izazovima s kojima su se suočavali tijekom desetljeća razvoja, kaže, "Najteži je dio izvući vodu iz zraka."
Akademski radovi nude raspršene tragove o tehnologiji, iako Bosserez kaže da njihova istraživanja "nadilaze ono što objavljujemo". Posljednjih godina inženjeri su proučavali učinkovitost različitih materijala, uključujući porozne, višestruke spojevesilicijske solarne ćelijes „dimenzijama pora mikrometarskog razmjera“;tankoslojni katalizatoriizrađen od mangan (III) oksida; i poli (vinil alkohol)anionska izmjenjivačka membranakoji uključuju otopinu kalijevog hidroksida i katalizatore na bazi nikla.
Martens općenito kaže da njegov tim koristi "jeftine sirovine" umjesto plemenitih metala i drugih skupih komponenata. "Željeli smo dizajnirati nešto održivo, što je pristupačno i može se koristiti praktički bilo gdje",rekao je za VRT, javna radiodifuzna mreža u Belgiji.
Istraživači planiraju terenski testirati svoj prototip u kući u ruralnom gradu Oud-Heverlee. Vodik bi se tijekom ljetnih mjeseci skladištio u maloj podzemnoj posudi, a zatim zimi pumpao po kući. Ako sve bude išlo prema planu, Martens kaže da bi tim mogao instalirati 20 ploča na kuću ili izgraditi veći sustav susjedstva kako bi se ostalim obiteljima omogućilo korištenje "zelenog" vodika.
Fenton iz Floridskog centra za solarnu energiju kaže da je prerano za utvrđivanje hoće li ili kada solarni paneli za proizvodnju vodika postati ekonomski isplativi. Tehnologija je još uvijek u vrlo ranoj fazi razvoja, a - posebno u Sjedinjenim Državama - postojeća goriva za grijanje, poput prirodnog plina, relativno su jeftina. Međutim, dok zemlje rade na rješavanju klimatskih promjena i dok sve više zajednica instalira lokalnu infrastrukturu obnovljive energije poput krovne solarne, on vidi potencijalnu ulogu ovih vodikovih sustava.
"Ako aplikacija uspije, mogla bi se vrlo lijepo posvetiti stvaranju vodika koji bih mogao pohraniti i koristiti za grijanje kuće, za kuhanje, možda ga pokrenuti u svom automobilu s gorivim ćelijama", kaže Fenton. “To su te futurističke vrste mogućnosti. Ali to je još uvijek nešto za što se moramo pripremiti. "