211service.com
Mākslīgā fotosintēze sper soli uz priekšu
ASV valdības atbalstītie pētījumi ir spēruši svarīgu soli, lai atdarinātu rūpnīcas spēju pārvērst saules gaismu un ūdeni degvielā. Problēma ir tāda, ka pētniekiem nav pietiekami daudz naudas, lai turpinātu darbu.
The Apvienotais mākslīgās fotosintēzes centrs (JCAP), 2010. gadā Obamas administrācijas izveidotajā pētniecības programmā, ir iesaistīti pētnieki no vairākām akadēmiskajām laboratorijām, ko vada Caltech komanda. Šie pētnieki ir parādījuši veidu, kā pagarināt daudzsološa veida saules elektrolizatora kalpošanas laiku, kas izmanto saules gaismu, lai tieši sadalītu ūdeni, veidojot skābekli un ūdeņradi. Saražoto ūdeņradi varētu uzglabāt un izmantot, lai naktī ražotu elektroenerģiju spēkstacijās vai kurināmā elementu transportlīdzekļos.
JCAP tika dibināts 2010. gadā kā viens no nedaudziem ASV Enerģētikas inovāciju centriem, solot piecu gadu laikā samaksāt 122 miljonus USD. Centra direktors Neitans Lūiss cer, ka jaunākie panākumi varētu pārliecināt Kongresu pagarināt tā finansējumu. Mēs šobrīd esam iedzinējos un ceram, ka varēsim turpināt, viņš saka.
Ir iespējams iegūt ūdeņradi ar saules enerģiju netieši, izmantojot saules paneļus, lai darbinātu parasto elektrolizatoru. Bet tas ir dārgi — ūdeņraža degvielas daudzums, kas līdzvērtīgs galonam benzīna, maksātu no 10 līdz 20 USD. Ierīce, kas spēj izmantot saules gaismu, lai sadalītu ūdeni, varētu ievērojami samazināt izmaksas; Lūiss saka, ka iegūtais ūdeņradis varētu maksāt tikai no 2 līdz 4 USD par summu, kas līdzvērtīga galonam benzīna, lai gan viņš saka, ka ir pāragri ticēt šādām aplēsēm.
JCAP pētnieki izmantoja divas komerciāli pārbaudītas tehnoloģijas, lai izveidotu savu ierīci: elektrolīzi un silīcija vai kadmija-telurīda saules baterijas. Lai samazinātu izmaksas, viņi apvienoja abus elementus vienā ierīcē, padarot to mazāk sarežģītu un, iespējams, efektīvāku. Elektrolizatoriem ir divi elektrodi, kas aprīkoti ar katalizatoriem, kas samazina ūdens sadalīšanai nepieciešamo enerģijas daudzumu. Jaunajā sistēmā pētnieki pievienoja saules baterijām katalizatorus, ļaujot tiem darboties kā elektrolizatora elektrodiem, samazinot detaļu skaitu. Viņi arī optimizēja katalizatorus darbam ar saules baterijām.
Sārma šķīdumi, ko izmanto lielākajā daļā elektrolizatoru, parasti iznīcina saules baterijas dažu sekunžu laikā, taču pētnieki atklāja, ka niķeļa oksīda veids var kalpot kā katalizators un arī aizsargāt saules baterijas. Katalizators palīdz atbrīvot skābekļa atomus no ūdens molekulām un ražo skābekļa gāzi, izmantojot enerģiju no saules baterijām. Pārbaudēs materiāls ļāva saules baterijām izturēt vairāk nekā 1000 stundu — tas nebija pietiekami ilgi komerciālai ierīcei, taču tas ir dramatisks uzlabojums.
Ierīce darbojas kā viens no diviem elektrodiem elektrolizatorā. Praktiskai ierīcei ir jāuzlabo ūdeņraža katalizators. Ir daži efektīvi katalizatori, taču tie parasti darbojas skābā vidē, nevis sārmainā vidē.