Θαλασσινό νερό - ένας νέος πόρος για την παραγωγή ενέργειας

Ένα από τα κορυφαία πανεπιστήμια της Ιαπωνίας ανέπτυξε μια νέα, αποτελεσματική τεχνολογία που καθιστά δυνατή την παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου κατάλληλου για χρήση σε κυψέλες καυσίμου.

Η νέα τεχνολογία, που αναπτύχθηκε από Ιάπωνες ερευνητές, είναι η πρώτη μέθοδος που χρησιμοποιεί την επιτάχυνση μιας χημικής αντίδρασης εκθέτοντας τον καταλύτη στο ηλιακό φως, με αποτέλεσμα τη μέγιστη απόδοση και τη δυνατότητα χρήσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου που προκύπτει σε κυψέλες καυσίμου.

Το ερευνητικό έργο διεξήχθη από τον Shunichi Fukuzumi και οι επιστήμονες δημοσίευσαν τα αποτελέσματα της έρευνάς τους σε ένα δημοφιλές επιστημονικό περιοδικό.

Οι κυψέλες καυσίμου λειτουργούν σήμερα κυρίως με αέριο υδρογόνο, αλλά η επιλογή που προτείνει η ομάδα του Φουκουζούμι έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα, κυρίως ότι το υπεροξείδιο του υδρογόνου αποθηκεύεται ευκολότερα σε υψηλή πυκνότητα. Οι σημερινές τεχνολογίες επιτρέπουν την αποθήκευση αερίου υδρογόνου σε υψηλή πίεση ή χαμηλές θερμοκρασίες, και το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι ασφαλέστερο σε αυτή την περίπτωση, τόσο κατά την αποθήκευση όσο και κατά τη μεταφορά. Το μόνο πρόβλημα ήταν ότι οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να βρουν αποτελεσματικές φωτοκαταλυτικές μεθόδους για την παραγωγή υγρού υπεροξειδίου του υδρογόνου - υπήρχαν τεχνολογίες που δεν χρησιμοποιούσαν ηλιακή ακτινοβολία, αλλά το ενεργειακό κόστος τις καθιστούσε μη πρακτικές.

Αλλά η ομάδα του Φουκουζούμι δημιούργησε ένα άλλο κύτταρο με καταλύτη - ένα είδος ηλιακής μπαταρίας που παράγει υπεροξείδιο του υδρογόνου. Όταν το ηλιακό φως εστιάζεται στον φωτοκαταλύτη, ξεκινά μια επιταχυνόμενη χημική αντίδραση - το θαλασσινό νερό οξειδώνεται και τα επίπεδα οξυγόνου μειώνονται, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό υπεροξειδίου του υδρογόνου.

Η ερευνητική ομάδα του Φουκουζούμι εξήγησε ότι η συγκέντρωση υπεροξειδίου του υδρογόνου στο θαλασσινό νερό μετά την έκθεση του φωτοκαταλύτη στο ηλιακό φως για 24 ώρες ήταν περίπου 48 χιλιοστογραμμομόρια, μια τάξη μεγέθους υψηλότερη από ό,τι είχε αναφερθεί προηγουμένως (σε καθαρό νερό, το επίπεδο υπεροξειδίου του υδρογόνου ήταν περίπου 2 χιλιοστογραμμομόρια).

Οι επιστήμονες εξεπλάγησαν από αυτό το σημαντικό χάσμα στους αριθμούς και ανακάλυψαν ότι το πρόβλημα έγκειται στο αρνητικά φορτισμένο χλώριο που υπάρχει στο θαλασσινό νερό, το οποίο είναι υπεύθυνο για την αύξηση του ρυθμού αντίδρασης και συμβάλλει στην αύξηση του επιπέδου του υπεροξειδίου του υδρογόνου στο νερό.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η νέα τεχνολογία μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια έχει απόδοση περίπου 0,3%, η απόδοση της φωτοκαταλυτικής μεθόδου (χρησιμοποιώντας την επιτάχυνση μιας χημικής αντίδρασης) για την παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου είναι 0,55% και η απόδοση της κυψέλης καυσίμου είναι 50%.

Φυσικά, η συνολική απόδοση της νέας τεχνολογίας παραγωγής ενέργειας είναι αρκετά υψηλή, αλλά τα συμβατικά ηλιακά πάνελ έχουν αποδειχθεί πιο αποτελεσματικά σήμερα. Ο καθηγητής Shunichi Fukuzumi και οι συνάδελφοί του είναι βέβαιοι ότι η απόδοση της νέας μεθόδου μπορεί να βελτιωθεί με τη χρήση βελτιωμένων υλικών για το φωτοηλεκτροχημικό κύτταρο, και οι ειδικοί σχεδιάζουν επίσης να βρουν τρόπους για να μειώσουν το κόστος παραγωγής ενέργειας.

[ 1 ], [ 2 ]