Produkcja wodoru wciąż pozostaje jednym z najważniejszych zagadnień dla przyszłości energetyki. Szwajcarscy naukowcy opracowali interesujący sposób na rozwiązanie tej kwestii. Inspiracja dla projektu została zaczerpnięta z fotosyntezy roślinnej.

Prof. Kevin Sivula wraz z grupą inżynierów chemicznych z École Polytechnique Fedérale de Lausanne stworzyli elektrodę określaną jako sztuczny liść.

Jest to niewielkich rozmiarów przezroczysta trójwymiarowa siatka sfilcowanych włókien szklanych, pokrytych materiałem półprzewodnikowym. Włókna są ze sobą stapiane w wysokich temperaturach, aby tworzyły płytkę, którą pokrywa się cienką warstwą tlenku cyny z domieszką fluoru. W końcowym etapie nakłada się materiał półprzewodnikowy. To właśnie on odpowiada za pochłanianie światła słonecznego.

Magazynowanie i produkcja wodoru

Sztuczna fotosynteza jest przedmiotem badań od wielu lat i udało się opracować liczne sposoby na jej przeprowadzanie. Oryginalność projektu szwajcarskich naukowców wynika z faktu, że jako pierwsi znaleźli narzędzie do pobieranie wodoru z wody będącej w powietrzu oraz opracowali metodę zasilania reakcji chemicznej za pomocą światła słonecznego.

Czytaj też: Na Politechnice Gdańskiej powstaje laboratorium technologii wodorowych

Metoda pozyskiwania wodoru może służyć także do jego magazynowania. W czasie przeprowadzania procesu fotosyntezy rośliny magazynują energię słoneczną w postaci wiązań chemicznych skrobi i cukrów, wytwarzanych dzięki dwutlenkowi węgla pochodzącemu z powietrza. Potem te produkty są zużywane, aby wykorzystywać zmagazynowaną energię. Właśnie ten proces został odwzorowany przez naukowców.

Produkcja wodoru przy zastosowaniu sztucznej fotosyntezy stała się możliwa dzięki zastosowaniu materiałów, które są nieprzezroczyste, a więc zapewniają dobry kontakt ze światłem słonecznym. Istotną rolę odegrały także polimerowe membrany, które dzięki swoim porom okazują się skutecznie pochłaniać wodę z przepływającego przez nie powietrza. Sztuczna synteza korzysta z innej substancji, bo w jej przypadku energia słoneczna jest przechowywana w formie wiązań wodorowych.

Pierwsze kroki nowej technologii

Naukowcy zakładają, że wykorzystanie tej technologii będzie możliwe nawet w warunkach pustynnych. Prace badawcze będą kontynuowane i szacunkowo mogą potrwać nawet 10 lat. Głównym celem jest podwyższenie maksymalnej wydajności produkowania wodoru, która aktualnie plasuje się na poziomie 12%. Aby to osiągnąć, konieczne będzie badanie możliwych optymalizacji, czyli testowanie różnych materiałów i rozmiarów poszczególnych elementów elektrody.

Biomasa w ciepłownictwie i energetyce:

Inne wydania Magazynu Biomasa znajdziesz tutaj. Dlatego kliknij i czytaj!

Zdjęcie: archiwum Magazynu Biomasa

Źródło: Advanced Materials, pv-magazine.com