Исследователи из американского университета Корнелл производят дешевый водород из морской воды и при этом получают чистую питьевую воду. Эту технологию можно будет использовать и для охлаждения фотоэлектрических систем.
Размер прототипа составляет около 10x10 сантиметров
Зеленый водород, при производстве которого не выделяется CO2, стоит около 10 долларов за килограмм, что в 10 раз дороже водорода, полученного методом паровой конверсии. В этом методе природный газ (метан) реагирует с водой: образуются водород и нежелательный побочный продукт CO2. Однако для того, чтобы зеленый водород использовался в промышленных масштабах, он должен стать дешевле.
Это и есть главная цель исследователей. Экономия достигается за счет использования морской воды. При электролизе, т.е. расщеплении воды на водород и кислород с помощью электричества, обычно используют дистиллированную и деионизированную воду. Однако деионизированная вода является плохим проводником электричества, поэтому для того, чтобы сделать ее проводящей, необходимо добавить электролит. Как очистка, так и деионизация воды требуют дополнительных затрат энергии и влекут за собой расходы.
Было бы дешевле использовать напрямую морскую воду, которая доступна в изобилии. Ленан Чжан, возглавлявший проект, пояснил:
«Вот почему мы разработали эту технологию. Солнечная энергия и морская вода — это по сути бесконечные и бесплатные ресурсы».
Их прототип, устройство размером примерно 10x10 сантиметров, использует неэффективность фотоэлектрических элементов. Даже при использовании современных солнечных модулей только 25 процентов солнечного излучения преобразуется в электричество. Остальное теряется в виде тепла.
Чжан использует это тепло для нагрева соленой воды до тех пор, пока она не испарится.
«Коротковолновый солнечный свет реагирует с солнечным элементом, а более длинные волны генерируют тепло для опреснения морской воды», — написал Чжан в пресс-релизе.
Таким образом, можно будет использовать солнечную энергию на сто процентов.
Экспериментальная установка
Однако для того, чтобы вода испарялась и, таким образом, опреснялась, необходим важный компонент: капиллярный фитиль. Он обеспечивает прямой контакт тонкой пленки воды с теплым солнечным модулем. Вода испаряется очень эффективно. Опресненный пар конденсируется и расщепляется на водород и кислород под действием тока солнечной батареи.
«Разработка прототипа была сложной задачей. Опреснение сочетается с электролизом, электролиз — с солнечной панелью, а опреснение — с тепловой энергией панели. Но теперь мы можем производить достаточное количество воды, в том числе питьевой», — говорит Чжан.
В настоящее время эффективность прототипа составляет 12,6 процента, а производительность — 200 миллилитров водорода в час. Однако Чжан убежден, что через 15 лет технология станет настолько продвинутой, что цена зеленого водорода за килограмм снизится до одного доллара.
Чжан также видит большой потенциал в использовании этой технологии в фотоэлектрических системах. Капиллярный фитиль также служит системой водяного охлаждения. Технология повысит эффективность панелей и продлит срок их службы. Это сделает солнечную энергию еще дешевле, что также играет на руку производству экологически чистого водорода.
