Расщепление воды под действием солнечного света для масштабного производства водорода

Крупномасштабное солнечное производство водорода путем расщепления воды с использованием порошкового фотокатализатора считается одним из наиболее перспективных методов получения устойчивого топлива в будущем.

В 2018 году эта исследовательская группа продемонстрировала, что фотокаталитический панельный реактор для расщепления воды может быть масштабирован до размера 1 м2 без ущерба для активности фотокатализатора по расщеплению воды на солнце. Однако крупномасштабное разделение и сбор солнечного водорода за пределами лабораторных масштабов так и не было реализовано. Необходимо было пересмотреть конструкцию фотокаталитического панельного реактора и разработать систему для безопасного разделения газовой смеси водорода и кислорода на открытом воздухе.

Перспективный метод получения устойчивого топлива

Совместный исследовательский проект с участием NEDO, ARPChem, Токийского университета, Fujifilm, TOTO, Mitsubishi Chemical, Университета Мэйдзи и Университета Шиншу (который отвечал за технологию фотокаталитического расщепления воды) продемонстрировал, что на крупномасштабной открытой площадке площадью 100 м2 можно расщеплять воду с помощью порошкового фотокатализатора и солнечных лучей, получая солнечный водород из образующегося водородно-кислородного газа.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Еще необходимы более тщательные испытания на безопасность, но при использовании правильно спроектированной системы можно безопасно работать с взрывоопасным газообразным водородом-кислородом в течение длительного времени. Таким образом, система производства большого количества солнечного водорода при низких затратах за счет усовершенствования фотокатализатора, реагирующего на видимый свет, фотокаталитической панели и модуля газоразделения находится в пределах досягаемости.

Достижение этой цели потребовало большого технологического прогресса и сотрудничества экспертов из различных областей. Разработка и демонстрация стабильного отделения водорода от влажного водородно-кислородного смешанного газа независимо от погодных условий и солнечного света является беспрецедентной прорывной технологией, которая в настоящее время находится на стадии рассмотрения патента. Доцент Университета Синсю Такаши Хисатоми из Исследовательской инициативы по супраматериалам, эксперт в области фотокатализа для расщепления воды и производства водорода, утверждает, что "продемонстрировав весь процесс от производства водорода до его отделения в самом крупном в мире масштабе, реализация солнечной системы производства водорода, основанной на реакции расщепления воды с использованием порошковых фотокатализаторов, стала более реалистичной и будет лучше понятна широкой общественности".

Фотокатализатор в данном исследовании использует ультрафиолетовый свет. Для реального применения необходимо создать высокоэффективный фотокатализатор, реагирующий на видимый свет, с уровнем практичности 5% или выше эффективности преобразования солнечной энергии. Группа также работает над снижением стоимости и расширением масштаба фотокаталитической панели. Текущий реактор панели надежен, но необходимо разработать недорогой реактор, который можно было бы производить серийно, сохраняя при этом долговечность и безопасность. Производительность разделения и энергоэффективность процесса газоразделения требуют улучшения, поскольку используемая разделительная мембрана была готовой и не предназначалась для данного модуля газоразделения. Производительность отделения водорода от смешанного водородно-кислородного газа была недостаточной. Процесс разделения не имеет прецедента, поэтому нет сравнительного примера, что означает, что еще есть возможности для улучшения. опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet