Woda morska - nowy zasób do produkcji energii

Jeden z wiodących japońskich uniwersytetów opracował nową, wydajną technologię, która pozwala na uzyskanie nadtlenku wodoru nadającego się do zastosowania w ogniwach paliwowych.

Nowa technologia, opracowana przez japońskich naukowców, jest pierwszą metodą wykorzystującą przyspieszenie reakcji chemicznej poprzez wystawienie katalizatora na działanie światła słonecznego, co zapewnia maksymalną wydajność i możliwość wykorzystania powstałego nadtlenku wodoru w ogniwach paliwowych.

Projektem badawczym kierował Shunichi Fukuzumi, a naukowcy opublikowali wyniki swoich badań w popularnonaukowym czasopiśmie.

Ogniwa paliwowe obecnie działają głównie na gazie wodorowym, ale opcja zaproponowana przez zespół Fukuzumi ma wiele zalet, z których najbardziej zauważalną jest to, że nadtlenek wodoru jest łatwiejszy do przechowywania w wysokiej gęstości. Dzisiejsze technologie pozwalają na przechowywanie gazowego wodoru przy użyciu wysokiego ciśnienia lub niskich temperatur, a nadtlenek wodoru jest w tym przypadku bezpieczniejszy, zarówno podczas przechowywania, jak i transportu. Jedynym problemem było to, że naukowcy nie mogli znaleźć skutecznych fotokatalitycznych metod produkcji ciekłego nadtlenku wodoru - istniały technologie, które nie wykorzystywały promieniowania słonecznego, ale koszty energii czyniły je niepraktycznymi.

Ale zespół Fukuzumi stworzył inną komórkę z katalizatorem - rodzaj baterii słonecznej, która produkuje nadtlenek wodoru. Kiedy światło słoneczne jest skupione na fotokatalizatorze, rozpoczyna się przyspieszona reakcja chemiczna - woda morska jest utleniana, a poziom tlenu jest redukowany, co powoduje powstawanie nadtlenku wodoru.

Zespół badawczy Fukuzumi wyjaśnił, że stężenie nadtlenku wodoru w wodzie morskiej po wystawieniu fotokatalizatora na działanie światła słonecznego przez 24 godziny wynosiło około 48 milimoli, czyli o rząd wielkości więcej niż podawano wcześniej (w czystej wodzie poziom nadtlenku wodoru wynosił około 2 milimoli).

Naukowcy byli zaintrygowani tą znaczną różnicą w liczbach i odkryli, że problem tkwi w ujemnym ładunku chloru obecnym w wodzie morskiej, który odpowiada za zwiększenie szybkości reakcji i przyczynia się do wzrostu poziomu nadtlenku wodoru w wodzie.

Według naukowców, nowa technologia przetwarzania energii słonecznej na energię elektryczną ma sprawność rzędu 0,3%, sprawność metody fotokatalitycznej (wykorzystującej przyspieszenie reakcji chemicznej) przy produkcji nadtlenku wodoru wynosi 0,55%, a sprawność ogniwa paliwowego wynosi 50%.

Oczywiście, ogólna wydajność nowej technologii produkcji energii jest dość wysoka, ale konwencjonalne panele słoneczne okazały się dziś bardziej wydajne. Profesor Shunichi Fukuzumi i jego współpracownicy są przekonani, że wydajność nowej metody można poprawić, stosując ulepszone materiały do ogniw fotoelektrochemicznych, a eksperci planują również znaleźć sposoby na obniżenie kosztów produkcji energii.

[ 1 ], [ 2 ]