Возможность производить водород без сжигания ископаемого топлива — ключевой элемент идеи получения жидкого топлива из воды и солнечного света. До сих пор все попытки решить задачу упирались в низкую эффективность таких установок — она не превышала 7%, что делало полученный водород слишком дорогим. Все меняет новая система, разработанная инженерами из MIT — она вырабатывает «солнечный термохимический водород» с невероятной эффективностью 40%.
Современные технологии получения водорода требуют использования природного газа и другого ископаемого топлива. В результате получается так называемый «серый» водород — вроде бы чистое топливо, но созданное нечистым способом. Солнечный термохимический водород, с другой стороны, может считаться полностью зеленым. Однако до сих пор этот метод был малоэффективным и дорогостоящим — всего около 7% солнечного света шло на производство водорода.
Предложенная инженерами MIT система работает от внешнего источника солнечного тепла, например, гелиоконцентратора. Солнечные лучи, отраженные зеркалами и собранные линзами, расщепляют воду на атомы кислорода и водорода. В отличие от электролиза, здесь весь процесс основан на тепловой энергии.
В основе системы получения водорода двухэтапная термохимическая реакция, пишет MIT News. На первом этапе вода в форме пара вступает во взаимодействие с металлом. Метал окисляется, притягивая кислород, отделяя его от водорода. Затем он нагревается в вакууме, очищаясь от ржавчины и восстанавливаясь. После его можно охладить и снова подвергнуть действию пара, и так сотни раз.
Технология MIT оптимизирует этот процесс. Система в целом напоминает железнодорожный состав из вагонов-реакторов, движущийся по замкнутым путям вокруг источника концентрированной солнечного излучения, например, башни гелиоконцентратора. Каждый вагон проходит через станцию нагрева, где металл подвергается температуре в 1500 градусов Цельсия. Затем состав смещается, и вагон попадает на более прохладную станцию. Металл остывает до 1000 градусов и подвергается воздействию пара.
Проблему сбросового тепла и создания вакуума исследователи решили путем внедрения нескольких энергосберегающих методов. В результате эффективность системы возросла с 7% до 40%.
«Если эта система будет реализована, она существенно изменит наше энергетическое будущее — а именно, обеспечит производство водорода 24 на 7, — заявил Кристофер Мьюич, инженер-химик, не участвовавший в проекте. — Возможность производить водород — ключевой элемент производства жидкого топлива из солнечного света».
Международное энергетическое агентство (МЭА) опубликовало недавно новые рекомендации по борьбе с климатическими изменениями. В них уже не наблюдается оптимизм на счет низкоуглеродных технологий, призванных остановить глобальное потепление. Водородное топливо и технологии улавливания углерода пока не оправдали возложенные на них надежды. Их ожидаемый вклад в сокращение выбросов снизили с 50% до 35%.
