Дешевый солнечный реактор позволяет добывать водородное топливо без вредных побочных продуктов
Водород должен стать ключевым игроком в возобновляемой энергии, и один из наиболее эффективных способов его производства — расщепление воды на составляющие ее молекулы. Когда это делается с использованием солнечной энергии, этот процесс называется искусственным фотосинтезом, и именно на нем основан новый реактор.
EPFL выглядит как спутниковая тарелка и работает по тому же принципу — большая площадь изогнутой поверхности собирает как можно больше света и концентрирует его на маленьком устройстве, подвешенном посередине. В этом случае тарелка собирает солнечное тепло и примерно 800 раз фокусирует его на фотоэлектрохимическом реакторе. В свою очередь, в реактор закачивается вода, а солнечная энергия используется для расщепления ее молекул на водород и кислород.
EPFL также улавливает два побочных продукта процесса расщепления – кислород и тепло. Кислород может пригодиться для больниц или промышленного использования, а тепло проходит через теплообменник и может использоваться для нагрева воды или внутренних помещений здания.
Реактор тестировали в кампусе EPFL в течение 13 дней, в августе 2020 года, феврале и марте 2021 года, чтобы понять, как он работает в различных погодных условиях. Было обнаружено, что его эффективность преобразования солнечной энергии в водород составляет в среднем более 20%, производя около 500 г водорода в день. Команда говорит, что с такой мощностью в течение года система может питать 1,5 автомобиля на водородных топливных элементах, преодолевающих среднее расстояние, или обеспечивать около половины потребности в электроэнергии семьи из четырех человек.
Следующим шагом, по словам исследователей, будет строительство демонстрационной установки мощностью в несколько сотен киловатт на предприятии по производству металлов, где водород будет использоваться для отжига металла, тепло — для горячей воды, а кислород — для близлежащих больниц.