Ново устройство ще преобразува слънчевата енергия във водород

Когато става дума за възобновяеми енергийни източници, обикновено се сещаме за Слънцето, тъй като именно то е основният източник на такава, а всички други форми на енергия като вятъра и биомасата са производни на слънчевата енергия. Въпреки това, употребата й води до някои трудности, тъй като е доста лесно тя да бъде преобразувана в топлина или електричество, които обаче е доста трудно да се използват за някои цели, като например в превозните средства. Това е и причината да сме принудени да се обръщаме към алтернативни източници на енергия като биомасата, която също може да генерира енергия по всяко време. Именно тези проблеми са станали причина за появата на системата за генериране на чиста енергия, описана в последния брой на научното списание Science. Авторите на статията говорят за създаването на устройство, способно да използва слънчевата енергия и да я употребява за директно химическо разделяне на чистата вода на водород и кислород. Системата може да изпълнява същата операция и с въглеродния диоксид, превръщайки го във въглероден оксид и кислород. Най-хубавото е, че тя не се нуждае от външен катализатор за провеждането на реакцията. Вграденият в системата катализатор е базиран на елемента церий и може да остане стабилен в продължение на стотици цикли на преобразуване. В структурно отношение устройството е доста просто. По-голямата част от неговата функционалност е свързана с фокусиращи лещи, които насочват светлината през прозрачно кварцово стъкло в специална камера, където се извършва реакцията. В камерата, създадена за вътрешно отразяване, се улавят фотоните на слънчевата светлина. "Благодарение на отразяващите повърхности се осъществяват множество вътрешни отразявания, а ефективното улавяне на слънчевата енергия е около 0,94, което като показател е близо до идеалното черно тяло", пишат авторите. След улавянето им в клетката фотоните се превръщат в топлина. В началото на реакцията температурата в камерата е 140 градуса, после нараства до 1250 градуса, след което реакцията се стабилизира в интервала 1400-1600 °C. Тези температури са достатъчно високи, за да предизвикат химически промени в катализатора - цилиндър от порест цериев диоксид. При високите температури в тази фаза на цикъла цериевият диоксид губи един от двата си кислородни атома. Когато инертният газ запълни порестия цилиндър, в продължение на почти час след загряването на устройството се отделя постоянен поток кислород. След изключването на устройството температурата в камерата постепенно пада до 900 градуса, обедненият реагент попада в камерата и при добавяне на водна пара церият се съединява с един от двата кислородни атома на водата, като по този начин освобождава кислород и водород. Като правило, пълното освобождаване на водород се извършва за приблизително 10 минути. Алтернативно катализаторът може да използва и въглероден диоксид. Учените твърдят, че качеството на производство на водород в устройство с предложената конфигурация започва да намалява след първите няколкостотин цикъла, тъй като цериевият оксид започва да става нестабилен заради постоянното загряване и охлаждане. Авторите на устройството използват сложна формула за изчисляване на ефективността му, но според тях ефективността на устройството е доста висока - по техни данни тя е два пъти по-висока от тази на промишлените системи на базата на фотокаталитични процеси. Разбира се, системата има и недостатъци. Така например, всички суровини трябва да бъдат стабилни, инертни и безвредни, особено въздухът. Освен това, водата също трябва да бъде чиста, а, имайки предвид съвременната екология, чистата вода също е доста скъпа суровина. Във всеки случай, авторите твърдят, че тяхното устройство е готово за промишлено приложение, като съществува и във вид на мобилна инсталация за домашна употреба.

Прочети цялата новина

Свързани новини: