Новый реактор открывает путь к эффективному производству топлива из солнечного света
Применяя простой металл, используемый в самоочищающихся печах, Соссина Хэйл (Sossina Haile) сохраняет надежду поменять отечественное энергетическое будущее. Оксид церия, узнаваемый кроме этого как окись церия, концентрирует солнечную энергию и применяет ее для действенного преобразования диоксида углерода и воды в горючее. Данный металл есть главным звеном в новой перспективной разработке, созданной Хэйл и ее сотрудниками.
Солнечная энергия уже продолжительное время считается ответом отечественных энергетических неприятностей. Но большие количества данной бесплатной энергии нереально упаковать и послать из солнечных мест в сумрачные уголки планеты, каковые в ней нуждаются особенно. Благодаря разработке Хэйл, химических технологий и профессора материаловедения Калифорнийского технологического университета, и ее сотрудников подобное может стать вероятным.
Исследователи спроектировали и выстроили прототип реактора высотой шестьдесят сантиметров, в котором имеются оптический накопитель и кварцевое окно, накапливающий концентрированный солнечный свет. По словам Хэйл, накопитель трудится по принципу увеличительного стекла, при помощи которого многие в юные годы пробовали сфокусировать солнечные лучи.
Принцип работы
В центре реактора имеется цилиндрический слой окиси церия – оксида металла, что в большинстве случаев употребляется в стенках самоочищающихся печей, где он катализирует гелиоэнергетические реакции, разлагающие пищу и прилипшие вещества. Реактор применяет свойство церия выделять кислород из кристаллических структур при высоких температурах, а после этого поглащать его обратно при более низких.
«Изюминкой этого материала есть то, что в реакцию вступает далеко не весь кислород. В следствии образованное вещество сохраняет собственную структуру и без кислорода, — растолковывает Хэйл. — На протяжении понижения температуры проявляется термодинамическое свойство материала поглощать кислород».
Кислород выделяют из двуокиси углерода (CO2) и/либо молекул пара (H2O), каковые закачиваются в реактор, и в следствии образуются окись углерода (CO) и/либо водород (H2). Водород возможно использован в качестве горючего в водородных тепловыделяющих элементах, окись углерода в соединении с водородом – для синтетического газа, что есть исходным материалом для жидкого углеводородного горючего. И когда церий совсем окислится, возможно опять повышать температуру, и цикл начнется заново.
С целью проведения этих реакций температура в реакторе должна быть высокой – более чем 1600 градусов Цельсия. В Калифорнийском технологическом университете на данный момент и ее студенты смогли взять такую температуру при помощи электрической печи. Но с целью проведения опробований в настоящих условиях им были нужны фотоны, и потому они отправились в Швейцарию, где в сотрудничестве с сотрудниками из университета Пауля Шеррера установили реактор на большой имитатор солнечного излучения мощностью в 1500 солнц.
Успехи и замыслы
В опытах, совершённых прошедшей весной, Хэйл и ее сотрудники смогли достигнуть лучших показателей диссоциации углекислого газа, каковые когда-либо были достигнуты. Эффективность реактора для расщепления углекислого газа неординарно высока.
По словам Хэйл, это было достигнуто благодаря тому, что они применяли целый солнечный спектр, а не отдельные волны той либо другой длины. Также, в отличие от электролиза, реакция не исчерпывается низкой растворимостью углекислого газа в воде. Кроме этого Хэйл подчернула, что работа реактора при больших температурах делает вероятным осуществление для того чтобы катализа без применения катализаторов, содержащих дорогие и редкие металлы (церий, по сути, есть самым распространенным из редкоземельных металлов, он видится практически так же довольно часто, как медь).
В кратковременной возможности Хэйл и ее коллеги собираются трудиться в направлении увеличения эффективности их разработки (от 15% и выше). В следствии эта разработка сможет использоваться в широкомасштабных энергетических установках, что разрешит применять солнечную энергию как в течение дня, так и ночью.
Также, так возможно преобразовывать углекислый газ, выделяемый угольными электростанциями, в горючее для транспортных средств, что разрешило бы применять углерод вдвое действеннее. Как отметила Хэйл, реактор кроме этого может эксплуатироваться при нулевом выделении углекислого газа.
Работа финансировалась Национальным Научным Фондом США, Фондом финансирования инициатив по возобновляемым источникам окружающей среды и энергии штата Миннесота и Швейцарским Национальным Научным Фондом.
Источник: scincedaily.com
