Zvuči kao magija: stavite namenski uređaj u kontakt sa vazduhom, izložite ga sunčevom svetlu i on počinje da proizvodi gorivo, besplatno. To je osnovna ideja fundamentalnih istraživanja koje je sproveo DIFFER, holandski Institut za temeljna istraživanja energije, u saradnji sa Toyota Motor Europe (TME).
Partnerstvo ima za cilj da razvije uređaj koji apsorbuje vodenu paru i deli je na vodonik i kiseonik direktno koristeći sunčevu energiju. Predlog istraživanja LIFT (Lansirna podloga za inovativnu tehnologiju budućnosti) je sada podržan kreditom Fonda NVO ENV PPS2.
U ovom projektu DIFFER i TME istražuju inovativan način za direktnu proizvodnju vodonika iz vlažnog vazduha. Motivacija za ovaj istraživački projekat je dvostruka. Prva je to da su potrebna nova održiva goriva kako bi se smanjila naša zavisnost od fosilnih goriva. Druga je smanjenje emisije gasova s efektom staklene bašte. Jedno od tih održivih goriva je vodonik, koji se može koristiti za skladištenje obnovljive energije. Kada se vodonik kombinuje sa kiseonikom u gorivoj ćeliji, oslobađa se energija u obliku električne energije, s čistom vodom kao jedinom emisijom.
U potrazi za rešenjima, Odeljenje za istraživanja naprednih materijala kompanije TME sastalo se sa DIFFER-ovom grupom Katalitički i elektrohemijski procesi za energetske aplikacije (Catalytic and Electrochemical Processes for Energy Applications), kojom rukovodi Mihalis Tsampas. Ova grupa je radila na metodi razdvajanja vode u parnoj umesto u tekućoj fazi, što je mnogo češće.
„Rad s gasom umesto s tečnostima ima nekoliko prednosti“, objašnjava Tsampas. „Tečnosti uvode neke tehničke probleme, kao što je neželjeno stvaranje mehurića. Štaviše, korišćenjem vode u gasnoj fazi umesto od tečne faze, ne zahteva skupe instalacije za prečišćavanje vode. I na kraju, pošto koristimo samo vodu koja je prisutna u okolnom vazduhu, naša tehnologija je takođe primenljiva na udaljenim mestima gde nema vode”.
Demonstrirani princip
Tokom prošle godine DIFFER i TME su u zajedničkoj studiji izvodljivosti pokazali da zamišljeni princip zaista funkcioniše. Istraživači su razvili novu foto-elektrohemijsku ćeliju u čvrstom stanju koja je bila u stanju da prvo uhvati vodu iz ambijentalnog vazduha i onda generiše vodonik pri osvetljenju generisanom od sunčevog svetla. Ovaj prvi prototip postigao je impresivnih 70% performansi koje se dobijaju kada se ekvivalentni uređaj napuni vodom. Sistem se sastoji od polimernih elektrolitnih membrana, poroznih fotoelektroda i materijala za apsorpciju vode. Oni su kombinovani u posebno namenjenom membransko-integrisanom uređaju.
Toyotin pristup
„Toyota je pionir po prvoj masovno proizvedenoj limuzini na vodonik u svetu. Ona takođe aktivno doprinosi pronalaženju načina za proizvodnju vodonika bez upotrebe fosilnih goriva„, kaže Isotta Cerri, generalni direktor Odeljenja za istraživanje naprednih materijala. „To se uklapa u projekat Toyota ekološki izazov 2050. On za cilj ima nultu emisiju CO2 tokom čitavog životnog ciklusa naših vozila. Proizvodnja vodonika zasnovana na obnovljivim izvorima energije značajno pomaže u smanjenju emisije gasova s efektom staklene bašte. Ovakvim fundamentalnim istraživanjima radimo na popularizaciji vodonika, razvijajući hidrogenske aplikacije pristupačne i jednostavne za upotrebu u našem poslovanju kao i za kupca.”
Poboljšanja i povećanja
U sledećoj fazi projekta, partneri nameravaju da postavku značajno poboljšaju.
„U našem prvom prototipu koristili smo fotoelektrode za koje se zna da su veoma stabilne. Ali, materijal koji se koristi apsorbuje samo ultravioletnu (UV) svetlost, što čini manje od pet odsto ukupne sunčeve svetlosti koja dopire do Zemlje“, objašnjava Tsampas: „Sledeći korak je primena najsavremenijih materijala i optimizacija arhitekture sistema kako bi se povećali i unos vode i količina sunčeve svetlosti koja se apsorbuje.“
Kada se ova prepreka prevaziđe, istraživanje će se pomeriti ka unapređenju tehnologije. Postojeće foto-elektrohemijske ćelije, koje su u stanju da proizvode vodonik, veoma su male, veličine oko kvadratnog centimetra. Da bi postale ekonomski održive, njihova veličina mora da bude povećana za najmanje dva do tri puta.
„Još nismo postigli, ali se nadamo da će jednog dana ove vrste sistema moći da se koriste u privatnim kućama za napajanje energijom ili za napajanje automobila za svakodnevne potrebe“, predviđa Tsampas.
PR Saopštenje: Toyota
