Liść zasilany energią słoneczną pomoże w walce ze zmianą klimatu

Badacze z finansowanego ze środków UE projektu Sun-To-X opracowali sztuczny liść, który pozyskuje wodę, a następnie przekształca ją w paliwo wodorowe. Jak czytamy w komunikacie prasowym zamieszczonym w serwisie „chemeurope.com”, ta „technologia półprzewodnikowa jest skalowalna i łatwa do zrealizowania”. Badanie zostało opisane w czasopiśmie „Advanced Materials”.

„Aby urzeczywistnić ideę zrównoważonego społeczeństwa, potrzebujemy znaleźć sposób na magazynowanie energii odnawialnej w postaci substancji chemicznych, które można wykorzystać jako paliwo i surowiec dla przemysłu”, przekonuje główny autor badania, prof. Kevin Sivula ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Lozannie (EPFL), partnera projektu Sun-To-X, w komunikacie w serwisie „chemeurope.com”. „Energia słoneczna jest najobficiej występującą formą energii odnawialnej, my zaś dążymy do opracowania ekonomicznie konkurencyjnych metod wytwarzania paliw słonecznych”.

Ten wynalazek przybliża badaczy do celu, do którego dążyli od dawna, a mianowicie do wytworzenia urządzenia w pełni zasilanego przez energię słoneczną, które z wody pozyskiwanej z powietrza będzie wytwarzało paliwo wodorowe. Wraz ze swoim zespołem prof. Sivula opracował system będący połączeniem technologii półprzewodnikowej i nowoczesnych elektrod. Badacze odeszli od tradycyjnych nieprzejrzystych warstw elektrod i zamiast nich użyli podłoża będącego trójwymiarową siecią filcowanych włókien szklanych. Uzyskali tym samym dyfuzyjne elektrody gazowe o porowatej strukturze, które pozwalają na maksymalne zwiększenie kontaktu wody z powietrzem. Są one ponadto przeźroczyste, co również maksymalizuje ekspozycję powłoki półprzewodnika na światło słoneczne. Tym sposobem gdy urządzenie zostaje wystawione na działanie promieni słonecznych, absorbuje wodę z powietrza i wytwarza wodór w stanie gazowym.Inspiracją dla inżynierów chemików z EPFL, którzy współpracowali z koordynatorem projektu Sun-To-X firmą Toyota Motor Europe z Belgii, były rośliny i ich zdolność do przekształcania światła słonecznego w energię chemiczną przy udziale pochłanianego z powietrza CO2. Elektrody pokryte materiałem półprzewodnikowym pozyskującym światło mogą absorbować wodę z otoczenia i pochłaniać światło słoneczne do wytworzenia wodoru w stanie gazowym, zupełnie jak sztuczny liść. Ponadto, jak dowiadujemy się z komunikatu prasowego, energia słoneczna jest magazynowana w postaci wiązań wodorowych.

Naukowcy wykazali już wcześniej, że możliwe jest użycie technologii fotoelektrochemicznej (PEC) do wytwarzania paliwa wodorowego z wody w stanie ciekłym i światła słonecznego. Jednak produkcja dużych urządzeń PEC wykorzystujących wodę w stanie ciekłym jest trudna. Zamiast tego badacze zaadaptowali technologię PEC i opracowali nowe elektrody do pozyskiwania wilgoci z powietrza.

„Opracowanie prototypu urządzenia było nie lada wyzwaniem, ponieważ nikt wcześniej nie zademonstrował metody wytwarzania przeźroczystych dyfuzyjnych elektrod gazowych. Musieliśmy więc stworzyć odpowiednie procedury dla każdego etapu”, mówi inżynierka EPFL, dr Marina Caretti. „Z uwagi jednak na fakt, że każdy etap jest względnie prosty i skalowalny, uważam, że nasze podejście otwiera nowe horyzonty dla szeregu zastosowań, począwszy od podłoży do dyfuzji gazowej do celów wytwarzania wodoru z energii słonecznej”.

Zespół projektu The Sun-To-X (Solar Energy for Carbon-Free Liquid Fuel) koncentruje się teraz nad optymalizacją swojego systemu, aby usprawnić energooszczędną syntezę alternatywnych paliw ciekłych z myślą o ich wykorzystaniu w transporcie i magazynowaniu energii. Badacze oczekują, że wyniki projektu pomogą w zbudowaniu zrównoważonej przyszłości i łagodzeniu skutków zmiany klimatu.

Więcej informacji:

strona projektu Sun-To-X