211service.com
Levný vodík
Nanoptek , startup se sídlem v Maynardu, MA, vyvinul nový způsob výroby vodíku z vody pomocí solární energie. Společnost říká, že její proces je dostatečně levný na to, aby mohl konkurovat nejlevnějším přístupům, které se nyní používají, které odstraňují vodík ze zemního plynu, a má další výhodu v tom, že neuvolňuje žádný oxid uhličitý.
Sluneční plyny: Parabolický žlab může zaměřit sluneční světlo na nanostrukturovaný titan, čímž se zlepší účinnost nového systému pro generování vodíku štěpením vody.
Společnost Nanoptek, která novou technologii vyvíjí částečně s granty NASA a ministerstva energetiky (DOE), nedávno dokončila své první kolo rizikového kapitálu a získala 4,7 milionu dolarů, které použije na instalaci své první pilotní elektrárny. Technologie využívá titan, levný a hojný materiál, k zachycení energie ze slunečního záření. Absorbovaná energie uvolňuje elektrony, které štěpí vodu za vzniku vodíku. Jiní vědci používali titan k dělení vody v minulosti, ale výzkumníci Nanoptek našli způsob, jak upravit titan tak, aby absorboval více slunečního světla, což činí tento proces mnohem levnějším a účinnějším, říká John Guerra, zakladatel a generální ředitel společnosti.
Vědci již od 70. let 20. století věděli, že titan může katalyzovat reakce, které štěpí vodu. Ale zatímco titan je dobrý materiál, protože je levný a nedegraduje se ve vodě, pohlcuje pouze ultrafialové světlo, což představuje malý zlomek energie slunečního světla. Jiní výzkumníci se pokusili zvýšit množství slunečního světla absorbovaného párováním titanu s barvivy nebo příměsemi, ale barviva nejsou zdaleka tak odolná jako titan a příměsi nevytvářely účinné systémy, říká John Turner, který vyvíjí technologie výroby vodíku Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie (NREL), v Golden, CO.
Přístup společnosti Nanoptek využívá poznatky z polovodičového průmyslu k tomu, aby titan absorboval více slunečního světla. Guerra říká, že výrobci čipů již dlouho vědí, že namáhání materiálu tak, aby jeho atomy byly mírně stlačeny k sobě nebo odtrženy od sebe, mění elektronické vlastnosti materiálu. Zjistil, že nanesení povlaku titanu na kupolovité nanostruktury způsobilo roztažení atomů. Když atomy oddělíte, je potřeba méně energie k vyražení elektronů z oběžné dráhy, říká. To znamená, že můžete používat světlo s nižší energií – což znamená spíše viditelné světlo než jen ultrafialové světlo.
Namáhání atomů také ovlivňuje způsob, jakým se elektrony pohybují materiálem. Příliš velké napětí a elektrony mají tendenci být znovu absorbovány materiálem, než rozdělí vodu. Guerra říká, že společnost musela najít rovnováhu mezi pohlcováním většího množství slunečního světla a umožněním elektronům volně se pohybovat z materiálu. Nanoptek také vyvinul levnější způsoby výroby nanostrukturovaných materiálů. Zpočátku společnost používala procesy výroby DVD, ale od té doby přešla na stále levnější proprietární proces.
John Turner z NREL říká, že Nanoptekův proces je velmi, velmi slibný. A Harriet Kung, úřadující ředitelka kanceláře základních energetických věd DOE, která financovala práci Nanoptek, říká, že přístup napjatého titanu je jedním z hlavních vzrušujících pokroků od doby, kdy byl titania v 70. letech poprvé objevena jako fotokatalyzátor.
Pokud bude fungovat podle očekávání, technologie by mohla pomoci vyřešit jeden ze základních problémů s používáním vodíku jako paliva. Vodík je atraktivní, protože je lehký a jeho spalováním vzniká pouze voda. Ale dnes se většina vodíku vyrábí ze zemního plynu, což je proces, při kterém se uvolňuje značné množství oxidu uhličitého. Další hlavní možností je elektrolýza. Ale i když je poháněna čistou energií, jako je elektřina z fotovoltaiky, elektrolýza je neefektivní a drahá. Guerra říká, že použití napjatého titanu a levný výrobní proces společnosti Nanoptek činí tento proces dostatečně levným a účinným, aby mohl konkurovat procesům, které vytvářejí vodík ze zemního plynu. A co víc, říká Guerra, technologie Nanoptek může být umístěna blíže k zákazníkům než rozsáhlé procesy se zemním plynem, což by mohlo výrazně snížit náklady na dopravu, a tím pomoci učinit technologii atraktivní. A pokud budou v budoucnu uhlíkové emise zdaněny nebo regulovány, je bezuhlíkový přístup Nanoptku další výhodou.
Turner říká, že kromě výroby vodíku pro vozidla s palivovými články by Nanoptekův proces – pokud je skutečně efektivní a levný, jak společnost tvrdí – mohl být důležitý také pro rozsáhlou solární elektřinu. Pokud má být někdy solární energie dominantním zdrojem energie, bude zásadní najít způsoby, jak energii ukládat pro noční použití. A vodík by podle něj mohl být dobrým způsobem, jak ho skladovat.