Sursa: spectru.ieee.org
Panourile solare se înmulțesc pe acoperișuri și în grădinile din întreaga lume, pe măsură ce comunitățile plâng pentru electricitate regenerabilă. Dar inginerii din Belgia spun că panourile ar putea face mai mult decât să mențină luminile aprinse - ar putea produce și hidrogen gaz la fața locului, permițând familiilor să-și încălzească locuințele fără a-și extinde amprentele de carbon.
O echipă laKatholieke Universiteit Leuven, sau KU Leuven,spune că s-a dezvoltatun panou solar care transformă lumina soarelui direct în hidrogen folosind umezeala din aer. Prototipul ia vaporii de apă și îl împarte în molecule de hidrogen și oxigen. Dacă se extinde cu succes, tehnologia ar putea ajuta la abordarea unei provocări majore cu care se confruntă economia hidrogenului.
Hidrogenul, spre deosebire de combustibilii fosili, nu produce emisii de gaze cu efect de seră sau poluare a aerului atunci când este utilizat în vehicule sau clădiri cu celule de combustibil. Cu toate acestea, aproape tot hidrogenul produs astăzi este realizat cu ajutorul unuiproces industrialcare implică gaze naturale și, în cele din urmă, aceasta pompează mai multe emisiuni în atmosferă.
Un număr mic, dar în creștere, de instalații produc hidrogen „verde” folosind electroliza, care împarte moleculele de apă folosind electricitate - ideal din surse regenerabile, cum ar fi eoliană și solară. Alți cercetători, inclusiv echipa din Belgia, dezvoltă ceea ce se numește tehnologii directe de divizare a apei solare. Aceștia utilizează componente chimice și biologice pentru a rupe apa direct pe panoul solar, renunțând la necesitatea unor instalații de electroliză mari și costisitoare.
„Găsirea unei modalități de a crea hidrogen într-un mod mai ușor sau mai eficient este poate o căutare a Sfântului Graal”, spuneJim Fenton, cine dirijeazăFlorida Solar Energy Centerla Universitatea din Florida Centrală.
KU Leuvense află pe un campus cu iarbă din Flandra, regiunea nordică de limbă olandeză a Belgiei. La începutul acestei luni, domnule profesorJohan Martensși echipa sa laCentrul pentru chimie de suprafață și catalizăau anunțat că prototipul lor ar putea produce în medie 250 de litri de hidrogen pe zi pe parcursul unui an întreg, despre care susțin că este un record mondial. O familie care locuiește într-o casă belgiană bine izolată ar putea folosi aproximativ 20 dintre aceste panouri pentru a-și satisface nevoile de energie și încălzire pe parcursul unui an întreg, prezic ei.
Panoul solar măsoară 1,65 metri lungime - aproximativ înălțimea unui frigider de bucătărie sau a acestui reporter - și are o putere nominală de aproximativ 210 wați. Sistemul poate converti 15% din energia solară pe care o primește în hidrogen, spune echipa. Acesta este un salt semnificativ de la 0,1% din eficiența pe care au realizat-o pentru prima dată acum 10 ani. (Separat, cercetătorii internaționali anul trecuta spus că au realizatEficiență de 19% în producerea hidrogenului prin divizarea directă a apei solare.)
Cu toate acestea, laboratorul lui Martens a fost strâmb cu privire la tehnologie.Tom Bosserez, un cercetător post-doctoral, a refuzat să dezvăluie orice detaliu, invocând probleme de proprietate intelectuală. El spune doar că laboratorul este specializat în „catalizatori, membrane și adsorbanți”.
„Folosind expertiza noastră în acest domeniu, am reușit să dezvoltăm un sistem care este foarte eficient în preluarea apei din aer și împărțirea acesteia în hidrogen prin utilizarea energiei solare”, a scris Bosserez într-un e-mail. Întrebat despre unele dintre provocările inginerești cu care s-au confruntat pe parcursul unui deceniu de dezvoltare, el spune: „Cea mai dificilă parte este scoaterea apei din aer”.
Ziarele academice oferă indicii împrăștiate despre tehnologie, deși Bosserez spune că cercetarea lor „depășește ceea ce publicăm noi”. În ultimii ani, inginerii au studiat eficacitatea unei varietăți de materiale, inclusiv poroase, cu joncțiuni multiplecelule solare din siliciucu „dimensiuni ale porilor la scară micrometrică”;catalizatori cu film subțirefabricat din oxid de mangan (III); și un poli (alcool vinilic)membrana schimbatoare de anionicare implică o soluție de hidroxid de potasiu și catalizatori pe bază de nichel.
Martens spune în general că echipa sa folosește „materii prime ieftine” în locul metalelor prețioase și a altor componente scumpe. „Am vrut să proiectăm ceva durabil, accesibil și care poate fi folosit practic oriunde”a spus el VRT, o rețea publică de radiodifuziune în Belgia.
Cercetătorii intenționează să-și testeze prototipul pe teren la o casă din orașul rural Oud-Heverlee. Hidrogenul ar fi depozitat într-un vas sub presiune mic subteran în lunile de vară, apoi pompat în toată casa în timpul iernii. Dacă totul merge conform planului, Martens spune că echipa ar putea instala 20 de panouri la casă sau ar putea construi un sistem de cartier mai mare pentru a permite altor familii să folosească hidrogenul „verde”.
Fenton, de la Florida Solar Energy Center, spune că este mult prea devreme pentru a stabili dacă sau când panourile solare producătoare de hidrogen ar putea deveni viabile din punct de vedere economic. Tehnologia este încă în faza de dezvoltare foarte timpurie și - în special în Statele Unite - combustibilii de încălzire existenți, cum ar fi gazul natural, sunt relativ ieftini. Cu toate acestea, pe măsură ce țările lucrează pentru a aborda schimbările climatice și pe măsură ce mai multe comunități instalează o infrastructură locală de energie regenerabilă, cum ar fi energia solară de pe acoperiș, el vede un rol potențial pentru aceste sisteme de hidrogen.
„Dacă aplicația funcționează, s-ar putea împrumuta foarte bine la generarea de hidrogen pe care aș putea să-l depozitez și să îl folosesc pentru încălzirea casei mele, pentru gătit, poate să-l rulez în mașina cu celule de combustibil”, spune Fenton. „Sunt aceste tipuri de oportunități futuriste. Dar este totuși ceva pentru care trebuie să ne pregătim. ”
