Zdroj: spectrum.ieee.org
Solární panely se množí na střechách a v zahradách po celém světě, zatímco komunity volají po obnovitelné elektřině. Inženýři v Belgii však tvrdí, že panely by mohly udělat víc, než jen udržet rozsvícená světla – mohly by také vyrábět vodíkový plyn na místě, což by rodinám umožnilo vytápět své domovy, aniž by rozšířily svou uhlíkovou stopu.
Tým ve společnostiKatholieke Universiteit Leuvennebo KU Leuven,říká, že se vyvinulasolární panel, který přeměňuje sluneční světlo přímo na vodík pomocí vlhkosti ve vzduchu. Prototyp vezme vodní páru a rozdělí ji na molekuly vodíku a kyslíku. Pokud se tato technologie úspěšně zvětší, mohla by pomoci řešit velkou výzvu, jíž vodíková ekonomika čelí.
Vodík na rozdíl od fosilních paliv nevytváří emise skleníkových plynů ani znečištění ovzduší při použití ve vozidlech nebo budovách poháněných palivovými buňkami. Přesto je téměř veškerý vodík vyráběný dnes vyroben pomocíprůmyslový proceszemního plynu, což v konečném důsledku čerpá více emisí do atmosféry.
Malý, ale rostoucí počet zařízení vyrábí "zelený" vodík pomocí elektrolýzy, která rozděluje molekuly vody pomocí elektřiny - ideálně z obnovitelných zdrojů, jako je vítr a sluneční energie. Další výzkumníci, včetně týmu v Belgii, vyvíjejí takzvané technologie přímého rozdělování sluneční vody. Používají chemické a biologické složky k rozdělení vody přímo na solární panel a zřeknou se potřeby velkých, drahých elektrolýzových zařízení.
"Najít způsob, jak vytvořit vodík jednodušším nebo efektivnějším způsobem, je možná hledání Svatého Grálu," říkáJim Fenton, který řídíFloridské centrum solární energiena University of Central Florida.
KU Leuvenleží v travnatém kampusu ve Flandrech, holandsky mluvícím severním regionu Belgie. Začátkem tohoto měsíce, profesoreJohan Martensa jeho tým naCentrum povrchové chemie a katalýzyoznámili, že jejich prototyp může produkovat v průměru 250 litrů vodíku denně za celý rok, což je podle nich světový rekord. Rodina žijící v dobře izolovaném belgickém domě by mohla využít asi 20 těchto panelů, aby splnila své energetické a topné potřeby během celého roku, předpovídají.
Solární panel měří 1,65 metru na délku – což je zhruba výška kuchyňské ledničky nebo tohoto reportéra – a má jmenovitý výkon asi 210 wattů. Systém dokáže přeměnit 15 procent sluneční energie, kterou přijímá, na vodík, říká tým. To je významný skok od 0,1% efektivity, které poprvé dosáhli před 10 lety. (Samostatně, mezinárodní výzkumní pracovníci v loňském roceuvedli, že dosáhli19% účinnost při výrobě vodíku z přímého štěpení sluneční vody.)
Martensova laboratoř však o své technologii pevně lhala.Tom Bosserez, postdechodální výzkumník, odmítl zveřejnit jakékoli podrobnosti s odvoláním na obavy o duševní vlastnictví. Říká jen, že laboratoř se specializuje na "katalyzátory, membrány a adsorbenty".
"S využitím našich odborných znalostí v této oblasti jsme byli schopni vyvinout systém, který je velmi účinný při odebírání vody ze vzduchu a její štěpení na vodík pomocí solární energie," napsal Bosserez v e-mailu. Na otázku o některých technických výzvách, kterým čelili během desetiletí vývoje, říká: "Nejtěžší je dostat vodu ze vzduchu."
Akademické práce nabízejí rozptýlené stopy o technologii, i když Bosserez říká, že jejich výzkum "přesahuje to, co publikujeme". V posledních letech inženýři studovali účinnost různých materiálů, včetně porézních, vícesměrnýchkřemíkové solární článkys "rozměry pórů v mikrometrové stupnici";tenkožné katalyzátoryvyrobené z oxidu manganu III; a poly (vinylový alkohol)aniontová membránazahrnující roztok hydroxidu draselného a katalyzátory na bázi niklu.
Martens obecně říká, že jeho tým používá "levné suroviny" namísto drahých kovů a dalších drahých komponentů. "Chtěli jsme navrhnout něco udržitelného, co je cenově dostupné a lze jej použít prakticky kdekoli,"řekl VRT, veřejnoprávní vysílací síť v Belgii.
Vědci plánují otestovat svůj prototyp v domě ve venkovském městě Oud-Heverlee. Vodík by byl v letních měsících skladován v malé podzemní tlakové nádobě a v zimě by byl čerpán po celém domě. Pokud vše půjde podle plánu, Martens říká, že tým by mohl nainstalovat 20 panelů v domě, nebo postavit větší sousedský systém, který by umožnil ostatním rodinám používat "zelený" vodík.
Fenton z Floridského centra pro solární energii říká, že je příliš brzy na to, abychom určili, zda nebo kdy by se solární panely vyrábějící vodík mohly stát ekonomicky životaschopnými. Tato technologie je stále ve velmi rané fázi vývoje a – zejména ve Spojených státech – jsou stávající topná paliva, jako je zemní plyn, relativně levná. Avšak vzhledem k tomu, že země pracují na řešení změny klimatu a jak více komunit instaluje místní infrastrukturu obnovitelné energie, jako je střešní solární energie, vidí potenciální roli pro tyto vodíkové systémy.
"Pokud aplikace vyjde, mohla by se velmi dobře propůjčit výrobě vodíku, který bych mohl uložit a použít na vytápění svého domu, na vaření, možná ho spustit ve svém autě s palivovými buňkami," říká Fenton. "Jsou to futuristické příležitosti. Ale pořád je to něco, na co se musíme připravit."
