Lähde: spektr.ieee.org
Aurinkopaneelit lisääntyvät katoilla ja puutarhoissa maailmanlaajuisesti, kun yhdyskunnat huutavat uusiutuvaa sähköä. Mutta insinöörit Belgiassa sanovat, että paneelit voisivat tehdä enemmän kuin pitää valot päällä - he voivat myös tuottaa vetykaasua paikan päällä, jolloin perheet voivat lämmittää kotejaan laajentamatta hiilijalanjälkeään.
Joukkue osoitteessaKatholieke Universiteit Leuventai KU Leuven,sanoo, että se on kehittynytaurinkopaneeli, joka muuntaa auringonvalon suoraan vedeksi käyttämällä ilmankosteutta. Prototyyppi ottaa vesihöyryn ja jakaa sen vety- ja happimolekyyleiksi. Jos se skaalautuu menestyksekkäästi, tekniikka voi auttaa vastaamaan vetytalouden suuriin haasteisiin.
Vety, toisin kuin fossiiliset polttoaineet, ei tuota kasvihuonekaasupäästöjä tai ilmansaasteita käytettäessä polttokennokäyttöisissä ajoneuvoissa tai rakennuksissa. Silti melkein kaikki nykyään tuotettu vety on valmistettuteollinen prosessijohon liittyy maakaasua, ja tämä lopulta lisää päästöjä ilmakehään.
Pieni, mutta kasvava määrä tuotantolaitoksia tuottaa "vihreää" vetyä elektrolyysin avulla, joka jakaa vesimolekyylit sähköä käyttämällä - ihanteellisesti uusiutuvista lähteistä, kuten tuulesta ja auringosta. Muut tutkijat, mukaan lukien Belgian tiimi, kehittävät niin sanottuja aurinkoenergian jakamistekniikoita. Nämä käyttävät kemiallisia ja biologisia komponentteja jakamaan vettä suoraan aurinkopaneeliin, mikä jättää tarpeen suurille, kalliille elektrolyysilaitoksille.
"Löydä tapa luoda vety jollakin helpommalla tai tehokkaammalla tavalla on ehkä Holy Graalin pyrkimys", sanooJim Fenton, joka ohjaaFloridan aurinkoenergiakeskusKeski-Floridan yliopistossa.
KU Leuvenistuu nurmimaisella kampuksella Flanderissa, Belgian hollanninkielisellä pohjoisalueella. Aiemmin tässä kuussa, professoriJohan Martensja hänen tiiminsäPintakemian ja katalyysin keskusilmoitti prototyyppinsä tuottavan keskimäärin 250 litraa vetyä päivässä koko vuoden ajan, mikä heidän mukaansa on maailmanennätys. Hyvin eristetyssä belgialaisessa talossa asuva perhe voisi käyttää noin 20 näistä paneeleista sähkö- ja lämmitystarpeiden tyydyttämiseksi koko vuoden ajan, he ennustavat.
Aurinkopaneelin mitat ovat 1,65 metriä - suurin piirtein keittiön jääkaapin tai tämän toimittajan korkeus - ja sen nimellisteho on noin 210 wattia. Järjestelmä voi muuntaa 15 prosenttia vastaanotetusta aurinkoenergiasta vedyksi, tiimi sanoo. Tämä on merkittävä harppaus 0,1 prosentin tehokkuudesta, jonka he saavuttivat ensimmäisen kerran 10 vuotta sitten. (Erikseen kansainväliset tutkijat viime vuonnasanoivat, että he saavuttivat19 prosentin hyötysuhde vedyn tuottamisessa suorasta aurinkoveden jakamisesta.)
Martensin laboratorio oli kuitenkin ahdas tekniikasta.Tom Bossereztutkijatohtori kieltäytyi paljastamasta mitään yksityiskohtia vedoten henkiseen omaisuuteen liittyviin huolenaiheisiin. Hän sanoo vain, että laboratorio on erikoistunut "katalyytteihin, kalvoihin ja adsorbentteihin".
"Tämän alan asiantuntemustamme avulla pystyimme kehittämään järjestelmän, joka on erittäin tehokas ottamaan vettä ilmasta ja jakamaan sen vedyksi aurinkoenergiaa käyttämällä", Bosserez kirjoitti sähköpostissa. Kysyttäessä joistakin tekniikan haasteista, joita he kohtaivat vuosikymmenen kehityksen aikana, hän sanoo: "Vaikein osa on saada vesi pois ilmasta."
Akateemiset artikkelit tarjoavat hajanaisia vihjeitä tekniikasta, vaikka Bosserez sanoo, että heidän tutkimuksensa "ylittää julkaisemamme". Viime vuosina insinöörit ovat tutkineet erilaisten materiaalien, mukaan lukien huokoisen, moniliitoksen, tehokkuuttapii aurinkokennoja"mikrometrin asteikon huokosmitat";ohutkalvokatalyytitvalmistettu mangaani (III) oksidista; ja poly (vinyylialkoholi)anioninvaihtokalvojoka sisältää kaliumhydroksidiliuosta ja nikkelipohjaisia katalyyttejä.
Martens sanoo yleisesti, että hänen tiiminsä käyttää "halpoja raaka-aineita" jalometallien ja muiden kalliiden komponenttien sijaan. "Halusimme suunnitella jotain kestävää, joka on edullinen ja jota voidaan käyttää käytännössä missä tahansa",hän kertoi VRT: lle, julkinen yleisradioverkko Belgiassa.
Tutkijat aikovat testata prototyyppinsä talossa Oud-Heverleen maaseudulla. Vety varastoitaisiin pieneen maanalaiseen paineastiaan kesäkuukausina, ja sitten se pumpattiin talon läpi taloon. Jos kaikki menee suunnitelmien mukaan, Martens sanoo, että joukkue voisi asentaa taloon 20 paneelia tai rakentaa suuremman naapurustojärjestelmän, jotta muut perheet voivat käyttää "vihreää" vetyä.
Floridan aurinkokeskuksen Fentonin mukaan on aivan liian aikaista päättää, voisiko vetyä tuottavat aurinkopaneelit tulla taloudellisesti kannattaviksi. Teknologia on vielä hyvin varhaisessa kehitysvaiheessa, ja - etenkin Yhdysvalloissa - nykyiset lämmityspolttoaineet, kuten maakaasu, ovat suhteellisen halpoja. Mutta kun maat pyrkivät vastaamaan ilmastonmuutokseen ja kun yhä useammat yhteisöt asentavat paikallista uusiutuvan energian infrastruktuuria, kuten aurinko katolla, hän näkee potentiaalisen roolin näille vetyjärjestelmille.
"Jos sovellus toimii, se voi soveltua erinomaisesti vedyn tuottamiseen, jota voisin varastoida ja käyttää taloni lämmitykseen, ruoanlaittoon, ehkä ajaa sitä polttokennoautollani", Fenton sanoo. "Nämä ovat futuristisia mahdollisuuksia. Mutta siihen on silti valmistauduttava. "
