Vir: spect.ieee.org
Sončne celice se množijo na strehah in na vrtovih po vsem svetu, ko skupnosti zahtevajo obnovljivo električno energijo. Toda belgijski inženirji pravijo, da bi plošče lahko naredile več, kot da bi prižgale luči - lahko bi tudi proizvajali vodikov plin na kraju samem, kar bi družinam omogočalo ogrevanje domov, ne da bi povečali ogljični odtis.
Ekipa priKatholieke Universiteit Leuven, ali KU Leuven,pravi, da se je razvilsončna plošča, ki pretvarja sončno svetlobo neposredno v vodik z uporabo vlage v zraku. Prototip odvzame vodno paro in jo razdeli na molekule vodika in kisika. Če se uspešno razširi, bi tehnologija lahko pomagala pri reševanju velikega izziva, s katerim se sooča vodikovo gospodarstvo.
Vodik, za razliko od fosilnih goriv, ne povzroča emisij toplogrednih plinov ali onesnaževanja zraka, kadar se uporablja v vozilih ali zgradbah na gorivne celice. Kljub temu je skoraj ves današnji vodik proizveden s pomočjoindustrijski postopekto vključuje zemeljski plin, kar na koncu črpa več emisij v ozračje.
Majhno, a vedno večje število naprav proizvaja elektronski vodik, ki uporablja elektrolizo, ki molekule vode deli z električno energijo - idealno iz obnovljivih virov, kot sta veter in sonce. Drugi raziskovalci, vključno z belgijsko ekipo, razvijajo tako imenovane tehnologije neposrednega sončnega cepljenja vode. Ti uporabljajo kemične in biološke sestavne dele, da vodo razdelijo neposredno na sončno ploščo, pri čemer ne potrebujejo velikih, dragih naprav za elektrolizo.
"Najti način, kako na nek lažji ali učinkovitejši način ustvariti vodik, je morda iskanje svetega grala," praviJim Fenton, ki usmerjaCenter sončne energije Floridana Univerzi v Srednji Floridi.
KU Leuvensedi v travnatem kampusu v Flandriji, nizozemsko govoreči severni regiji Belgije. V začetku tega meseca, profesorJohan Martensin njegova ekipa naCenter za površinsko kemijo in katalizoje napovedal, da bi njihov prototip lahko v celotnem letu v povprečju proizvedel 250 litrov vodika na dan, kar je po njihovem mnenju svetovni rekord. Družina, ki živi v dobro izolirani belgijski hiši, bi lahko v celotnem letu porabila približno 20 teh plošč, da bi zadostila svojim potrebam po električni energiji in ogrevanju, napovedujejo.
Sončna plošča meri 1,65 metra - približno višina kuhinjskega hladilnika ali tega poročevalca - in ima nazivno izhodno moč približno 210 vatov. Sistem lahko pretvori 15 odstotkov prejete sončne energije v vodik, pravi ekipa. To je pomemben preskok z 0,1-odstotno učinkovitostjo, ki so jo prvič dosegli pred desetimi leti. (Ločeno tudi mednarodni raziskovalci lanirekel, da so dosegli19-odstotna učinkovitost pri pridobivanju vodika pri direktnem sončnem cepljenju vode.)
Vendar je bil Martensov laboratorij tesno povezan s svojo tehnologijo.Tom Bosserez, podoktorski raziskovalec, ni hotel razkriti nobenih posebnosti in se skliceval na pomisleke glede intelektualne lastnine. Pravi le, da je laboratorij specializiran za "katalizatorje, membrane in adsorbente".
"Z uporabo našega strokovnega znanja na tem področju smo lahko razvili sistem, ki je zelo učinkovit pri zajemanju vode iz zraka in razdelitvi v vodik s pomočjo sončne energije," je v elektronskem sporočilu zapisal Bosserez. Na vprašanje o nekaterih inženirskih izzivih, s katerimi so se soočali v desetletju razvoja, pravi: "Najtežji del je spraviti vodo iz zraka."
Akademski članki ponujajo raznolike namige o tehnologiji, čeprav Bosserez pravi, da njihove raziskave "presegajo tisto, kar objavljamo." V zadnjih letih so inženirji preučevali učinkovitost različnih materialov, vključno s poroznimi večnamenskimi spojisilicijeve sončne celicez „dimenzijami por na lestvici mikrometrov“;tankoslojni katalizatorjiiz manganovega (III) oksida; in poli (vinil alkohol)anionska izmenjevalna membranaki vključuje raztopino kalijevega hidroksida in katalizatorje na osnovi niklja.
Martens pravi, da njegova ekipa namesto plemenitih kovin in drugih dragih komponent uporablja "poceni surovine". "Želeli smo oblikovati nekaj trajnostnega, ki je cenovno dostopno in uporabno praktično kjer koli,"je povedal za VRT, javno radiodifuzno omrežje v Belgiji.
Raziskovalci nameravajo svoj prototip preizkusiti v hiši v podeželskem mestu Oud-Heverlee. Vodik bi v poletnih mesecih shranili v majhni podzemni tlačni posodi, pozimi pa ga črpali po hiši. Če bo šlo vse po načrtih, Martens pravi, da bi ekipa lahko na hišo namestila 20 plošč ali zgradila večji sosedski sistem, ki bi drugim družinam omogočil uporabo "zelenega" vodika.
Fenton iz Floridskega centra za sončno energijo pravi, da je še prezgodaj, da bi ugotovili, ali ali kdaj lahko sončne celice, ki proizvajajo vodik, postanejo ekonomsko upravičene. Tehnologija je še vedno v zelo zgodnji razvojni fazi in - zlasti v ZDA - so obstoječa goriva za ogrevanje, kot je zemeljski plin, razmeroma poceni. Ker pa si države prizadevajo za reševanje podnebnih sprememb in ko več skupnosti vzpostavlja lokalno infrastrukturo za obnovljivo energijo, kot je strešna sončna energija, vidi potencialno vlogo teh vodikovih sistemov.
"Če se aplikacija izkaže, se lahko zelo lepo prikaže za pridobivanje vodika, ki bi ga lahko shranil in uporabil za ogrevanje hiše, za kuhanje, morda ga pognal v svojem avtomobilu z gorivnimi celicami," pravi Fenton. »To so te futuristične vrste priložnosti. Toda na to se moramo vseeno pripraviti. "
