Przełom w reaktorach słonecznych zwiększa wydajność produkcji czystego wodoru

Naukowcy z Uniwersytetu Shinshu opracowali przełomowy system reaktora, który może wytwarzać paliwo wodorowe przy użyciu światła słonecznego i wody. Może to być duży krok w kierunku zrównoważonej produkcji wodoru bez polegania na paliwach kopalnych. Reaktor o powierzchni 1076 stóp kwadratowych wykorzystuje panele fotokatalityczne w dwuetapowym procesie rozszczepiania cząsteczek wody na wodór i tlen.

System ten różni się od zwykłych metod jednoetapowych, ponieważ rozdziela produkcję wodoru i tlenu na dwie fazy. Ten dwuetapowy proces prowadzi do lepszych współczynników konwersji energii słonecznej na wodór niż tradycyjne systemy, które często zależą od gazu ziemnego do rafinacji wodoru.

Podczas testów reaktor wykazał zaskakujące korzyści pod wpływem naturalnego światła słonecznego. Osiągnął on o około 50 procent wyższą wydajność konwersji energii słonecznej w warunkach rzeczywistych niż w warunkach laboratoryjnych. Profesor Kazunari Domen, starszy autor badania opublikowanego w Frontiers in Science, uważa, że poprawa ta wynika z regionalnych różnic w składnikach widma słonecznego.

Jednak pomimo tych obiecujących wyników, wydajność systemu nadal musi nadrobić zaległości w stosunku do tego, co jest potrzebne do użytku komercyjnego. Obecnie w standardowych warunkach system przekształca około 1 procent światła słonecznego w paliwo wodorowe. Eksperci twierdzą jednak, że co najmniej 5-procentowa wydajność jest niezbędna, aby system był opłacalny na większą skalę. Zespół podkreśla, że osiągnięcie tego celu będzie wymagało opracowania lepszych fotokatalizatorów i zwiększenia skali reaktorów.

Technologia ta rozwiązuje również kwestie bezpieczeństwa związane z produkcją wodoru. Naukowcy zaprojektowali system z określonymi cechami, aby zmniejszyć ryzyko eksplozji podczas obchodzenia się z tlenowodorem, takimi jak stosowanie wąskich przedziałów i miękkich tworzyw sztucznych PVC do przechowywania.

Profesor Domen podkreśla, że poprawa efektywności przekształcania energii słonecznej w energię chemiczną może pomóc przyspieszyć rozwój technologii produkcji masowej, procesów separacji gazów i obiektów na większą skalę.

Pomyślne trzyletnie działanie tego reaktora proof-of-concept stanowi znaczący krok w kierunku uczynienia paliwa wodorowego bardziej zrównoważonym. Jeśli technologia ta będzie dalej rozwijana, może pozwolić nam odejść od paliw kopalnych w produkcji wodoru.