Παραγωγή καύσιμου υδρογόνου χωρίς εκπομπές άνθρακα με πρωτοποριακό αντιδραστήρα

Όταν καίγεται ή χρησιμοποιείται σε κυψέλες καυσίμου, το υδρογόνο παράγει μόνο νερό, καθιστώντας το ιδανικό υποψήφιο για τη μείωση των παγκόσμιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου που παράγεται σήμερα προέρχεται από ορυκτά καύσιμα, απελευθερώνοντας σημαντικές ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Τώρα, όμως, οι ερευνητές μπορεί να έχουν βρει έναν τρόπο να δημιουργούν υδρογόνο χωρίς εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.

Μια ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τους καθηγητές Takashi Hisatomi και Kazunari Domen, κατασκεύασε έναν αντιδραστήρα 100 τετραγωνικών μέτρων που χρησιμοποιεί το ηλιακό φως και φωτοκαταλύτες για να διασπάσει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Η διαδικασία αυτή παρακάμπτει τις παραδοσιακές μεθόδους που βασίζονται στα φωτοβολταϊκά, οι οποίες μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια πριν από τη διάσπαση του νερού.

Η νέα διαδικασία βασίζεται σε φύλλα ενός φωτοκαταλύτη που ονομάζεται SrTiO3:Al, τα οποία είναι βυθισμένα στο νερό. Το ηλιακό φως ενεργοποιεί τον φωτοκαταλύτη, διασπώντας το νερό στα μοριακά συστατικά του. Τα αέρια μπορούν στη συνέχεια να συλλεχθούν για αποθήκευση και χρήση. Επειδή χρησιμοποιεί το ηλιακό φως για ενέργεια, η μέθοδος αυτή δημιουργεί καθαρό υδρογόνο χωρίς άνθρακα.

Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους, οι οποίες χάνουν απόδοση σε κάθε στάδιο μετατροπής ενέργειας, αυτή η άμεση προσέγγιση ελαχιστοποιεί τις απώλειες ενέργειας. Η ίδια η ιδέα είναι πρωτοποριακή, ωστόσο, η αποδοτικότητα παραμένει ένα σημαντικό εμπόδιο. Τα τρέχοντα συστήματα επιτυγχάνουν μόλις 1% απόδοση υπό προσομοιωμένο ηλιακό φως και λιγότερο από 5% σε φυσικό ηλιακό φως.

Συγκριτικά, τα ηλιακά panels τελευταίας τεχνολογίας μετατρέπουν πάνω από το 20% του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Η βελτίωση της απόδοσης είναι ζωτικής σημασίας όχι μόνο για τη μείωση του κόστους αλλά και για να γίνουν οι αντιδραστήρες αρκετά συμπαγείς ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν πρακτικά για την παραγωγή υδρογόνου χωρίς άνθρακα.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η πρόοδος των υλικών των φωτοκαταλυτών αποτελεί το κλειδί για την κλιμάκωση αυτής της τεχνολογίας. Έχουμε δει και άλλες προσπάθειες ερευνητών να φέρουν το καθαρό υδρογόνο σε κλιμακούμενο επίπεδο χρησιμοποιώντας παρόμοιες τεχνικές. Ωστόσο, όλες υποφέρουν από το ίδιο πρόβλημα κλιμάκωσης.

Παρά τις προκλήσεις της, η παραγωγή υδρογόνου χωρίς άνθρακα προσφέρει μια οδό προς καθαρότερες μορφές ενέργειας και βιομηχανίες. Με καλύτερους φωτοκαταλύτες και αυξημένες επενδύσεις, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο παράγουμε υδρογόνο και να επιταχύνει τη μετάβαση σε μια οικονομία χωρίς άνθρακα, κάτι που χρειαζόμαστε επειγόντως στον αποτυχημένο αγώνα μας κατά της κλιματικής αλλαγής.

[via]