Как учените отключиха енергията на Слънцето

Учени изобретиха евтин и прост метод за превръщането на водата в реактивно гориво с помощта на слънчевата енергия. Новият метод може да създаде нов източник на зелена енергия за домовете и офисите, съобщава в. “Индипендънт”. Изследователите са използвали електричество от слънчевите панели, за да разделят водата на кислород и водород – съставните части на реактивното гориво – с технология, която според тях може да реши много от проблемите, които ограничаваха развитието на слънчевата енергия.

С помощта на прост и въпреки това крайно ефективен „химически набор”, съставен от лесно достъпни материали, учените са намерили начин да съхраняват слънчевата енергия като химическо гориво, което може да бъде използвано за задвижването на екологично чисти електрически генератори, известни като водородни горивни клетки. Досега концепцията беше в застой, тъй като беше прекалено скъпо и трудно да се използва генерираното от слънцето електричество, за да се разделя водата на кислород и водород в наличните условия. Новият метод обаче се основава на откритие, което ускорява превръщането на водата във високоенергийно гориво.

Даниел Нокера от Масачузетския технологичен институт в Бостън заяви, че откритието може премахне една от най-големите пречки, която препятстваше широкото използване на слънчевата енергия като лесно приложима алтернатива на полезните изкопаеми като петрола и газта. „Откритието има огромно значение за широкото прилагане на слънчевата енергия, тъй като ни изправя на прага на евтин и лесен за производство механизъм за съхранение. Простотата на изпълнението означава, че откритието има бъдеще”, казва д-р Нокера пред вестника.

Възможността да се използват слънчевите панели, за да се трупат запаси от химическа енергия, която е лесна за транспортиране, ще революционизира начина, по който може да се използва слънчевата енергия. Тя означава не само, че може да се осигури енергия и през нощта, но и че тя ще може да бъде транспортирана лесно и да задвижва електрически превозни средства, които се зареждат от водородни горивни клетки.

Тайната на откритието, публикувана в сп. “Сайънс”, се крие в електродите, използвани да се генерира кислород и водород, когато се потопят във вода. Те са изградени от смес от кобалт и фосфат, която действа като катализатор и ускорява разпадането на водните молекули на съставните им части – кислород и водород. „Простотата на процеса е поразителна. Използвайки обикновени и леснодостъпни елементи и чаша вода, учените ни отвориха пътя за ефективно добиване на кислород чрез разделянето на водата”, казва Луис Ечегойен, директор на химическия отдел на американската Национална научна фондация, спонсорирала изследването.

Д-р Нокера твърди, че слънчевата светлина е с най-големия потенциал от всички енергийни ресурси за решаването на проблемите на света. Технологията на използване на слънчевата светлина за разделяне на водата се крие в основата на фотосинтезата и начина, по който растенията превръщат енергията на светлината в химически запаси, които може да се използват за растеж. Но копирането на биологическия процес не се оказало лесно. Съществуващите методи за разделяне на водата чрез електролиза се използват в индустрията, но не са подходящи за изкуствена фотосинтеза, тъй като са скъпи и трудни за използване в малки мащаби, които са необходими за домовете и офисите.

Според д-р Нокера след десет години хората ще захранват домовете си през деня от фотоволтаични слънчеви панели, а спестената енергия ще използват за генерирането на водород, който ще захранва горивни клетки през нощта без да замърсява околната среда. „Това е само началото. Научната общност наистина ще прегърне тази идея”, казва Нокера.

Как работят новите електроди?

- Слънчевата светлина достига фотоволтаичните клетки на слънчевите панели и се превръща в електричество. Излишният капацитет отива към електродите, разположени в резервоар с вода;
- Когато електричеството премине през всеки отделен електрод, химическият катализатор (изработен от смес от кобалт и фосфат), който покрива повърхността им, ускорява темпото на разпадане на водата на кислород и водород;
- Двата газа изплуват на повърхността и се събират отделно, като се съхраняват в контейнери. Катализаторът, който покрива електродите, се възобновява по естествен път;
- Водородът се използва като гориво за задвижване на генератори, известни като водородни горивни клетки, които могат да осигурят енергията за превозни средства или за домовете през нощта. Кислородът може да се комбинира с водорода, за да се получи високоенергийно гориво;
- Учените се опитват да разберат как точно работи катализаторът и се надяват да усъвършенстват технологията. Планират да експериментират с други катализатори като платина, за която се знае, че ускорява скоростта, с която може да се получи водород, когато електродите са във водата;
- Системата трябва да може също така да работи с електричество, генерирано от вятърни турбини, при които стои проблемът с различната мощност, причинена от променящата се скорост на вятъра. Енергията от вятъра може да бъде съхранявана за периодите, когато има безветрие.

По в. Индипендънт и сп. Сайънс