Noua tehnologie de producere a combustibilului solar copiază principiul de funcționare a frunzelor vii.

Școala Politehnică Federală din Lausanne (EPFL) a anunțat că specialiștii ei în materie de inginerie chimică au inventat o frunză artificială, alimentată cu energie solară și construită pe un electrod de tip nou, transparent și poros, care este capabilă să colecteze apa din aer și s-o transforme în combustibil de hidrogen. 

Tehnologia în bază de semiconductor este scalabilă și ușor de fabricat, se spune într-un comunicat al EPFL. 

Echipa condusă de Kevin Sivula a dezvoltat un sistem ingenios, dar simplu, care combină tehnologia bazată pe semiconductori cu electrozi noi, care au două caracteristici cheie: sunt poroși, pentru a maximiza contactul cu apa din aer; și transparenți, pentru a maximiza expunerea la lumina solară a stratului semiconductor.

Dispozitivul și electrozii construiți de cercetătorii EPFL. Imagine: EPFL

Când dispozitivul este expus la lumina Soarelui, el absoarbe apa din aer și produce hidrogen gazos, au explicat cercetătorii elvețieni într-un studiu publicat în ianuarie 2023 în revista de știință ”Advanced Materials”. 

Electrozii de difuzie a gazului, care sunt transparenți, poroși și conductivi, și permit transformarea apei în stare gazoasă din aer în combustibil cu hidrogen sunt cheia noii tehnologii.

”Pentru a realiza o societate durabilă, avem nevoie de modalități de stocare a energiei regenerabile ca substanțe chimice, care pot fi folosite în calitate de combustibil și materii prime în industrie. Energia solară este cea mai abundentă formă de energie regenerabilă și ne străduim să dezvoltăm modalități competitive din punct de vedere economic de a produce combustibili solari”, a spus Kevin Sivula, membru al Laboratorului de Inginerie Moleculară a Nanomaterialelor Optoelectronice al EPFL și autorul principal al studiului.

Cercetătorii SPFL s-au inspirat de la principiul de funcționare a plantelor, ale căror frunze sunt capabile să transforme lumina solară în energie chimică, folosind dioxidul de carbon din atmosferă.

Cum are loc procesul?

În esență, o plantă recoltează dioxidul de carbon și apa din mediu și, cu un plus de energie din radiația solară, convertește aceste molecule în zaharuri și amidon, un proces cunoscut ca fotosinteză. Energia luminii solare este stocată sub formă de legături chimice în interiorul zaharurilor și amidonului.

Când sunt expuși la radiația Soarelui, electrozii de difuzie a gazelor - acoperiți cu un material semiconductor care recoltează lumină - acționează ca o frunză artificială, recoltând apă din aer și lumina pentru a produce hidrogen gazos. Energia solară este stocată sub formă de legături de hidrogen.

Specificul construcției electrozilor: în locul straturilor tradiționale care sunt opace la lumina Soarelui, substratul lor este de fapt o plasă tridimensională de fibre de sticlă din pâslă. Astfel, ele sunt ușor de fabricat și de întreținut.

PUBLICITATE

 

Sivula și echipa sa au demonstrat anterior că prin aceeași metodă de fotosinteză este posibil de obținut combustibil de hidrogen din apa în stare lichidă. Extragerea din aer este, astfel, o continuare a cercetărilor anterioare în direcția respectivă.

Deocamdată este prematur de spus dacă noua tehnologie va deveni acceptată pentru scalabilitate și cauza este eficiența redusă a conversiei: teoretic, în cazul extragerii hidrogenului din apă eficiența conversiei este de 19%, iar din aer – 12%.

La realizarea studiului EPFL a colaborat cu inginerii companiei Toyota Motor Europe.

Școala Politehnică Federală din Lausanne a fost fondată în anul 1853 și este un lider în domeniul cercetărilor biotehnologice în lume.