Звучи като магия: поставяте специално устройство в контакт с въздуха, излагате го на слънчева светлина и започва безплатно да произвежда гориво

Това е основната идея на фундаменталното изследване, проведено от Института на ДИО „DIFFER”, Холандският институт за фундаментални изследвания в областта на енергетиката, съвместно с Toyota Motor Europe (TME).

Партньорството има за цел да разработи устройство, което абсорбира водните пари и ги разделя на водород и кислород директно, използвайки слънчева енергия. Предложението за научноизследователска дейност LIFT (Launchpad за иновативни технологии за бъдещето) е възнаградено от безвъзмездна помощ от фонд NWW PPS2.

Общи цели

В този проект DIFFER и TME проучват иновативен начин за директно производство на водород от влажен въздух. Две са основните причини, вдъхновили иновацията. Необходими са нови устойчиви горива, за да се ограничи зависимостта ни от изкопаемите такива, а и да се намалят емисиите на парникови газове.

Едно от тези устойчиви горива е водородът, който може да се използва за съхраняване на възобновяема енергия. Когато той се комбинира с кислород в горивната клетка, енергията се освобождава под формата на електричество, като чистата вода е единствената емисия.

Обединени усилия

В търсене на решения отделът за изследване на материалите на ТМЕ се срещна с групата DIFFER за каталитични и електрохимични процеси за енергийни приложения начело с Михалис Цампас. Работи се върху метод за разделяне на водата в газообразно състояние вместо течно, което е много по-удобно.

„Работата с газ вместо с течност има няколко предимства“, обяснява Цампас. – “Течностите създават някои технически проблеми, като нежелано образуване на балончета. Освен това, като се използва вода в газообразна форма, ние не се нуждаем от скъпи инсталации за пречистването й. И накрая, тъй като използваме само водата, намираща се в околния въздух, нашата технология е приложима и в отдалечени места, където трудно се намират водоизточници.”

Демонстрации

През последната година DIFFER и TME направиха някои демонстрации, доказващи ефективността на новоразработения принцип. Изследователите са създали фотоелектрохимична клетка в твърдо състояние, която може да улавя вода от околния въздух и да генерира водород, чрез използване на слънчевата светлина. Този първи прототип постигна впечатляващите 70% производителност, която се получава, когато еквивалентно устройство е пълно с вода.

Системата се състои от полимерни електролитни мембрани, порести фотоелектроди и водопоглъщащи материали, комбинирани в специално разработено мембранно-интегрирано устройство.

Подходът на Тойота

“Пионер в първия в света серийно произведен водороден седан, Тойота също активно допринася за намирането на начини за производство на водород без използването на изкопаеми горива,” казва Изота Черри, генерален директор на Advanced Material Research. „Това се вписва в предизвикателствата на Toyota Environmental Challenge 20503, целящи нулеви емисии на CO2 през целия жизнен цикъл на нашите превозни средства.

Производството на водород, основано на възобновяеми енергийни източници, значително спомага за намаляване на емисиите на парникови газове. С този вид фундаментални изследвания ние работим за създаване на водородно общество чрез разработване на достъпни и лесни за използване водородни приложения за нашите операции, както и за клиента. ”

Подобряване и увеличаване

В следващия етап на проекта партньорите възнамеряват да подобрят значително организацията. “В първия прототип използвахме фотоелектроди, за които се знае, че са много стабилни. Но използваният материал абсорбира само UV светлина, която представлява по-малко от пет процента от цялата слънчева светлина, достигаща до Земята. Следващата стъпка е да се използват най-съвременни материали и да се оптимизира дизайнът, както за увеличено поемане на вода, така и на слънчева светлина.”

Когато това препятствие бъде преодоляно, изследването ще премине към оптимизиране на технологията. Сегашните фотоелектрохимични клетки, които са в състояние да произвеждат водород, са много малки. За да станат икономически рентабилни, техният размер трябва да бъде увеличен с поне два до три пъти.

„Все още не сме постигнали желаното, но се надяваме, че един ден тези системи ще могат да се използват в частни домове за захранване на къщи или за гориво на автомобил за ежедневни пътувания”, предвижда Цампас.