3 мин. чтения
7/5/2023 10:43:45 AM

Переход к генерации энергии из водорода с помощью панелей на крышах

Featured Image 1 Потенциальное применение предлагаемых недорогих высокоэффективных фотореакторов на крыше дома с низким энергопотреблением. Автор: DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.006

Искусственный фотосинтез означает, что химические реакции осуществляются с помощью солнечного света. Как и в природе, фотоны поглощаются фотокаталитически активным материалом, и их энергия используется для непосредственного толчка химической реакции. «Между тем, известны различные фотокатализаторы. Их можно применять для разложения воды на водород и кислород или для производства климатически нейтрального топлива из воды и углекислого газа», — говорит Пол Кант из Института микротехнологического проектирования (IMVT). До сих пор эта технология в основном использовалась в лаборатории, потому что затраты на производство солнечного водорода были слишком высокими. Теперь команда достигла решающего прогресса в своей концепции высокоэффективных панелей фотореактора, которые могут быть вставлены в недорогие модули. Кант считает, что широкое использование таких новых модулей фотореакторов для производства водорода или топлива на крышах или в солнечных фермах может стать одним из больших технологических шансов человечества в борьбе с климатическим кризисом. «Это может сделать использование ископаемых энергоносителей излишним». Кант руководил исследовательской деятельностью во время работы над докторской диссертацией с профессором Роландом Диттмейером в IMVT. .

Оптимизированная концепция реактора для массового рынка

Эффективный модуль фотореактора для практического использования должен, по существу, состоять из двух компонентов: подходящего фотокатализатора, управляющий химической реакцией, и фотореактора, который содержит фотокатализатор и сырье для химической реакции. «В идеальном случае фотореактор должен направлять падающий солнечный свет на фотокатализатор практически без потерь, независимо от того, откуда он исходит или где в настоящее время находится солнце», — объясняет Кант. «Кроме того, структура и материал фотореактора должны обеспечивать оптимальную работу фотокатализатора, например, правильную температуру или интенсивность при поглощении света». Концепция фотореактора, представленная командой, решает эту двойную задачу: он состоит из микроструктурированных полимерных панелей, покрытых алюминием для достижения высокой отражательной способности. Он также обеспечивает оптимальные условия работы и обеспечивает эффективную транспортировку света к фотокатализатору в течение дня. Исследователи разработали систему с помощью автоматизированной оптимизации геометрии и системы фотокаталитической модели. Первая демонстрация в лабораторных масштабах прошла успешно.

Featured Image 2 Предоставлено: Амадеус Брамзипе, KIT

Снижение затрат благодаря недорогим модулям

Основываясь на общем руководстве, разработанном исследователями после детального анализа концепции их реактора, будущие модули фотореакторов теперь могут быть легко спроектированы для достижения максимальной эффективности для различных применений. Однако высокая эффективность химической реакции является лишь одним из требований, которое должно быть выполнено, прежде чем искусственный фотосинтез может быть признан эффективной технологией.

Для производства соответствующих количеств продукта чрезвычайно большие поверхности должны быть покрыты панелями фотореактора. «Чтобы снизить затраты, мы используем недорогие материалы и геометрию, которые уже могут быть произведены серийно», — говорит Кант. По первым оценкам исследователей, квадратный метр модуля фотореактора стоит около 22 долларов.

Подробнее: Paul Kant et al, Low-cost photoreactors for highly photon/energy-efficient solar-driven synthesis, Joule (2023). DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.006 🔗

Получи бесплатную еженедельную рассылку со ссылками на репозитории и лонгриды самых интересных историй о стартапах 🚀, AI технологиях 👩‍💻 и программировании 💻!
Присоединяйся к тысячам читателей для получения одного еженедельного письма

Подписывайся на нас:

Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.

Добавляй ЛРНЧ в свою ленту Google Новостей.
Читайте далее 📖

Технология нанолистов для увеличения накопления энергии диэлектрических конденсаторов

7/5/2023 · 3 мин. чтения

Технология нанолистов для увеличения накопления энергии диэлектрических конденсаторов

Умные окна переопределяют контроль инфракрасного излучения в зданиях

7/1/2023 · 3 мин. чтения

Умные окна переопределяют контроль инфракрасного излучения в зданиях