Solárne zariadenie premieňa špinavú vodu na pitnú a vodíkové palivo

Výskumníci vytvorili plávajúce zariadenie poháňané slnečnou energiou, ktoré premieňa kontaminovanú vodu alebo morskú vodu na čisté vodíkové palivo a pitnú vodu. Pretože funguje s akýmkoľvek otvoreným zdrojom vody a nevyžaduje externé napájanie, možno toto riešenie použiť na miestach s obmedzenými zdrojmi alebo na odľahlých miestach. Fotokatalytické štiepenie vody premieňa slnečné svetlo priamo na skladovateľný vodík, ale často vyžaduje čistú vodu a pôdu na inštaláciu zariadenia, pričom sa vytvára nevyužiteľné odpadové teplo.

Keďže voda je vzácny zdroj, udržateľnejšou možnosťou by bolo fotokatalytické zariadenie, ktoré využíva akýkoľvek zdroj neupravenej vody, ako je rieka, more, vodná nádrž alebo priemyselná odpadová voda. Preto vedci z Cambridgeskej univerzity, inšpirovaní procesom fotosyntézy, vytvorili solárne poháňané zariadenie schopné produkovať čisté vodíkové palivo a čistú pitnú vodu súčasne zo znečistenej vody alebo morskej vody.

Výskumníci chceli napodobniť schopnosť fotosyntézy rastlín, ale na rozdiel od predchádzajúcich zariadení, ktoré vyrábali zelené vodíkové palivo z čistých vodných zdrojov, chceli, aby ich systém využíval kontaminovanú vodu, vďaka čomu by bol použiteľný v oblastiach, kde je ťažké nájsť čistú vodu. Zariadenie, ktoré by mohlo pracovať s kontaminovanou vodou, by riešilo dva problémy naraz: mohlo by rozdeliť vodu na čisté palivo a mohlo by vyrobiť čistú pitnú vodu.

Fotokatalyzátor absorbujúci UV svetlo umiestnili na uhlíkovú sieť s nanoštruktúrou absorbujúcu infračervené svetlo, čo je dobrý absorbér svetla aj tepla, aby sa vytvorila vodná para, ktorú fotokatalyzátor používa na vytvorenie vodíka. Porézna uhlíková sieť, upravená tak, aby odpudzovala vodu, pomohla fotokatalyzátoru plávať a držala ho ďaleko od vody pod ním, takže nečistoty nenarúšali jeho funkčnosť. Okrem toho táto konfigurácia umožňuje zariadeniu využívať viac slnečnej energie.

Svetlom poháňaný proces výroby palív využíva iba malú časť slnečného spektra, jeho veľká časť zostáva nevyužitá. Výskumníci teda použili bielu vrstvu absorbujúcu UV žiarenie navrchu plávajúceho zariadenia na výrobu vodíka štiepením vody. Zvyšok svetla v slnečnom spektre sa prenáša do spodnej časti zariadenia, čím sa odparí voda. Vedci tvrdia, že tento proces napodobňuje transpiráciu, pohyb vody cez rastlinu a jej vyparovanie z nadzemných častí, ako sú listy, stonky a kvety.

Výskumníci testovali svoje zariadenie pomocou skutočných zdrojov otvorenej vody vrátane vody z rieky Cam v centre Cambridgea a zakaleného priemyselného odpadu z papierenského priemyslu. V umelej morskej vode si zariadenie po 154 hodinách zachovalo 80 % svojho pôvodného výkonu. Vedci tvrdia, že keďže je fotokatalyzátor izolovaný od kontaminantov vo vodnom zdroji a zostáva relatívne suchý, zariadenie si môže udržať stabilnú prevádzku.

 Zdroj: newatlas.com.