Разработан новый высокоэффективный способ расщепления воды с помощью солнечного света

Группа ученых из Колорадского университета в Боулдере (University of Colorado Boulder, CU-Boulder) разработала радикально новую технологию, которая с помощью энергии солнечных лучей позволяет эффективно расщеплять воду на составные части, на кислород и водород. Практическая реализация и внедрение данной технологии позволят начать широкое использование водорода в качестве экологически чистого, "зеленого" топлива, по крайней мере, в регионах, где наблюдается избыток солнечной энергии.

Система, разработанная учеными из CU-Boulder, весьма напоминает ставшие уже обычными тепловые солнечные электростанции. Солнечный свет, отраженный множеством параболических зеркал, фокусируется на вершине башни, высотой в несколько десятков метров. Энергия солнечного света вызывает повышение температуры в активной зоне до 1350 градусов по шкале Цельсия, которая нагревает химический реактор, содержащий катализатор на основе сложного металло-оксидного соединения.

Этот состав, нагреваясь, высвобождает атомы кислорода, что приводит к появлению в чистом виде некоторых химически активных металлов. При введении внутрь реактора паров воды, разогретых также до высокой температуры, металлы вновь окисляются, забирая на себя атомы кислорода и высвобождая атомы водорода, которые затем, охлаждаясь, формируют молекулы газообразного водорода.

Самым коренным различием между технологией, разработанной учеными из CU-Boulder, от других подобных технологий расщепления воды, является то, что две химические реакции, реакция восстановления и реакция окисления, производятся внутри реактора при одной и той же температуре. Другие технологии требуют того, чтобы реакция восстановления катализатора производилась при более высокой температуре, а реакция окисления, в результате которой выделяется водород, была произведена при более низкой температуре.

Добиться этого ученым удалось за счет использования катализатора с особым химическим составом, состоящим из железа, кобальта, алюминия и кислорода. А непрерывность цикла получения водорода получается за счет использования двух реакторов. В то время, как в одном из реакторов производится реакция восстановления катализатора, во втором реакторе идет реакция окисления, в результате которой вырабатывается водород.

В настоящее время ученые разрабатывают проект опытного генератора водорода. Реакторы водородной установки будут иметь диаметр около 30 сантиметров и длину в несколько метров, их внутренняя полость будет заполнена металлооксидным катализатором. Для того, чтобы обеспечить достаточный уровень поступления солнечной энергии башня, в которой будут установлены несколько реакторов, должна быть окружена полем зеркало, общей площадью в несколько акров.

К сожалению, практическое внедрение подобных технологий еще не целесообразно в настоящее время в связи с причинами экономического плана. Одной из этих причин является относительно низкая стоимость природного газа и жидкого ископаемого топлива. Но, без сомнений, когда-нибудь наступит тот момент, когда за использование ископаемых видов топлива и выбросы углекислого газа в атмосферу начнут накладывать большие штрафы, что заставит людей обратить свое внимание на водород и на технологии его получения.