Energia słoneczne często jest reklamowana jako rozwiązanie problemów i obaw związanych z globalnym zapotrzebowaniem na energię, ponieważ jest jej dużo i jest darmowa. Nie może być niestety magazynowana i transportowana z obszarów bardziej nasłonecznionych do tych o mniejszym nasłonecznieniu i/lub większym popycie na energię. Sytuację tę może zmienić proces opracowany przez zespół badawczy z Caltech (California Institute of Technology).
Naukowcy zbudowali wysoki na ok. 60 cm prototypowy reaktor posiadający kwarcowe okno i komorę pochłaniającą skoncentrowane promienie słoneczne.
– Koncentrator pracuje „jak szkło powiększające, którym bawiłeś się w dzieciństwie” skupiając promienie słoneczne – mówi Sossina Haile – profesor materiałoznawstwa i inżynierii chemicznej w Caltech.
Serce reaktora wyłożone jest warstwą tlenku ceru, który powszechnie używany jest w środkach do polerowania szyb i czyszczenia piekarników. W reaktorze został on użyty do przyspieszania reakcji wywołanych promieniami słonecznymi. Reaktor wykorzystuje specjalną właściwościach katalitycznych tlenku ceru i możliwości wyparcia tlenu ze związku w bardzo wysokich temperaturach oraz jego absorpcji w niższych temperaturach.
Reaktor ETH-Caltech produkuje cząsteczkowy wodór (H2) i tlenek węgla – (CO) z wody (H2O) i dwutlenku węgla (CO2) dzięki dwukrokowemu cyklowi termoelektrycznemu.
Tlen jest otrzymywany z dwutlenku węgla i wody, które są wpompowywane do reaktora. Cząsteczkowy wodór może być wykorzystany do zasilania samochodów z wodorowymi ogniwami paliwowymi, a CO zmieszane z wodorem może być używane do wytwarzania syntetycznego gazu „syngas”, który jest prekursorem paliw węglowo wodorowych. Dodając kolejne katalizatory do mieszaniny gazowej, można otrzymać metan.
Gdy tlenek ceru jest w pełni natleniony zostaje on ponownie podgrzany uwalniając nadmiar zmagazynowanego tlenu i jest zdolny do dalszej pracy.
Aby proces przebiegał poprawnie temperatura wewnątrz reaktora musi wynosić ok. 1600oC. W laboratorium udało się osiągnąć takie temperatury wykorzystując piece elektryczne. Jednak w celu przeprowadzenia testu w warunkach realnych, zespół musiał udać się do Szwajcarii. W instytucie Paula Scherrera reaktor został zainstalowany w dużym symulatorze słonecznym, zdolnym do dostarczenia odpowiedniego ciepła.
W eksperymentach przeprowadzonych ostatnią wiosną prof. Haile z zespołem osiągnęła najlepszy wynik dysocjacji CO2 jaki kiedykolwiek zanotowano. Wydajność reaktora w rozpadzie CO2 była nadzwyczaj wysoka, ponieważ naukowcy używali całego spektrum światła, a nie tylko poszczególnych długości fali. Wysoka temperatura pracy, świadczy o możliwości szybkiej katalizy bez użycia drogich materiałów katalitycznych. Cer jest najbardziej pospolitym pierwiastkiem spośród należących do grupy metali rzadkich. W przyrodzie występuje w ilościach podobnych do miedzi.
physorg.com
