Группа ученых из Кембриджского университета разработала способ использования солнечной энергии для производства экологически чистого и относительно дешевого топлива. Он использует естественный свет для производства водорода из биомассы.
Одной из проблем, стоящих перед современным обществом, является то, что оно делает со своими отходами. Поскольку изобилие природных ресурсов сокращается, использование отходов для производства энергии становится все более актуальным как для правительств, так и для бизнеса.
Биомасса была источником тепла и энергии с начала письменной истории. Запасы нефти на планете получены из древней биомассы, которая подвергалась воздействию высоких давлений и температур на протяжении миллионов лет. Лигноцеллюлоза является основным компонентом растительной биомассы, и до сих пор ее преобразование в водород достигалось только в процессе газификации, при котором для ее полного разложения используются высокие температуры.
Доктор Мориц Кюнель с химического факультета Кембриджского университета, соавтор новой исследовательской работы, опубликованной в журнале Nature Energy, говорит: «Лигноцеллюлоза в природе эквивалентна армированному бетону. волокна кристаллической целлюлозы, которые переплетаются с лигнином и гемицеллюлозой, которые действуют как клей. Эта жесткая структура эволюционировала, чтобы придать растениям и деревьям механическую стабильность и защитить их от деградации, что делает химическое использование лигноцеллюлозы таким сложным."
Новая технология основана на простом процессе фотокаталитического преобразования. Каталитические наночастицы добавляют в щелочную воду, в которой взвешена биомасса. Затем его помещают перед лампой в лаборатории, которая имитирует солнечный свет. Решение идеально подходит для поглощения этого света и преобразования биомассы в газообразный водород, который затем можно собирать из свободного пространства. Водород не содержит ингибиторов топливных элементов, таких как монооксид углерода, что позволяет использовать его для получения энергии.
Наночастица способна поглощать энергию солнечного света и использовать ее для проведения сложных химических реакций. В этом случае он перестраивает атомы в воде и биомассе с образованием водородного топлива и других органических химических веществ, таких как муравьиная кислота и карбонат.
Соавтор, доктор Дэвид Вакерли, также из химического факультета, говорит: «В сырой биомассе хранится много химической энергии, но она не переработана, поэтому вы не можете ожидать, что она будет работать в сложном оборудовании. Например, автомобильный двигатель Наша система способна преобразовывать длинные беспорядочные структуры, из которых состоит биомасса, в газообразный водород, что гораздо полезнее. Мы специально разработали комбинацию катализатора и раствора, которая позволяет осуществить это преобразование, используя солнечный свет в качестве источника энергии. Имея это в наличии, мы можем просто добавить в систему органические вещества, а затем, если день солнечный, производить водородное топливо».
В своих экспериментах команда использовала различные виды биомассы. Кусочки дерева, бумаги и листьев помещали в пробирки и подвергали воздействию солнечного света. Биомасса не требовала предварительной обработки.
Эта технология была разработана в Христианской Допплеровской лаборатории устойчивой химии синтез-газа в Кембриджском университете. Руководитель лаборатории, доктор Эрвин Рейснер, добавляет: «Наша технология, работающая от солнечного света, интересна тем, что позволяет производить чистый водород из необработанной биомассы в условиях окружающей среды. Мы рассматриваем ее как новую жизнеспособную альтернативу высокотемпературной газификации и другие возобновляемые средства производства водорода.
Будущее развитие можно представить в любом масштабе, от небольших устройств для автономных приложений до заводов промышленного масштаба, и в настоящее время мы изучаем ряд потенциальных коммерческих вариантов."