A forradalmi megoldás végre nagy mennyiségben teheti lehetővé hidrogén-üzemanyag előállítását. A cél az ipari méretű alkalmazás, amivel országok sora csökkentheti a kínai és orosz nyersanyag-függőséget.
A kanadai Alberta Egyetem kutatói olyan módszert dolgoztak ki, amellyel napfény és speciális anyagok felhasználásával tisztán és hatékonyan lehet vizet bontani hidrogénre és oxigénre. A fejlesztés, ha nagyobb léptékben megvalósul, hordozható, tiszta és nagy energiasűrűségű üzemanyag előállítását teheti lehetővé – írja a TechXplore.
A hidrogént napjainkban leginkább napelemekkel termelt áram segítségével, vízbontással állítják elő, ami költséges és nem túl hatékony megoldás. Ehhez képest A Karthik Shankar vezette kutatócsoport módszere közvetlenül a napfényt használja a víz bontására, így kevesebb energiaveszteséggel és olcsóbban működhet.
Az innovációról írt tanulmány szerint a csapat egy olcsó, gyakran előforduló, műtrágyákban és vizeletben is megtalálható vegyületet, karbamidot alakít karbon-nitriddé, hő segítségével. Ez az anyag könnyen elnyeli a napfényt, energiát ad az elektronoknak, amelyek kiszakadnak, lyukakat hagyva maguk után.
A fizikában ezeket az energia-részecskéket elektron-lyuk pároknak nevezik, amelyek normál esetben gyorsan újra egyesülnének, de amikor titán-dioxidot adnak a rendszerhez, az karbon-nitriddel együtt átmeneti réteget képez, amely elég ideig külön tartja az elektronokat és a lyukakat, hogy azok reakcióba léphessenek. Az elektronok a vízben található protonokkal egyesülnek, így hidrogéngázt hoznak létre. A lyukak a vízben található hidroxidionokkal lépnek reakcióba, oxigéngázt képezve.
Az Alberta Egyetem csapata a módszerhez nanohuzalokat alkalmaz, amelyek sokféle szögből képesek felfogni a napfényt, ezért a rendszer felhős időben is működik. Az előállított hidrogéngáz önmagában tárolja az energiát, így nincs szükség nagy kapacitású akkumulátorokra.
Az új megoldás elméletileg környezetbarátabb is, mivel a szilícium napelemek gyártása szennyező és energiaigényes folyamat. Eközben viszont Shankar csapata olcsó és bőségesen elérhető anyagokat használ, anélkül, hogy szélsőséges hőmérsékleten történő hevítést alkalmazna vagy jelentősebb szennyezést termelne.
„Egy napelemet használsz áramtermelésre, majd ezt az áramot használod úgynevezett száraz vízbontásra, elektrolízissel. Ez rengeteg energiaveszteséggel jár, míg a napfény közvetlen felhasználása hidrogéntermelésre sokkal hatékonyabb” – vezette le Shankar.
A tudós szerint a módszer javíthatja az energia- és nyersanyag-függetlenséget is, mivel jelenleg a világ szilíciumkészleteinek nagy része Kínából és Oroszországból származik. Az új eljárás lehetőséget adhat más országoknak arra, hogy saját erőforrásaikból állítsanak elő tiszta energiát.
A csapat jelenleg azt vizsgálja, hogy a karbamid helyett melamint használjanak a folyamatban. Emellett azt is megjegyezték, hogy a módszer metanolból ugyancsak képes lehet hidrogént előállítani, ami bár nem olyan tiszta forrás, mint a víz, bizonyos helyzetekben hasznos lehet. A kutatók remélik, hogy a technológia három-öt éven belül készen állhat a nagy volumenű, kereskedelmi méretű alkalmazásra.
A címlapkép illusztráció. Forrás: Amerikai Energiaügyi Minisztérium - Wikipedia
A HIPA támogatásával megvalósuló 1,9 millió eurós beruházás révén az amerikai NI egyebek mellett új generációs tesztelési megoldásokat fejleszt.
Pályakezdők és évtizedes tapasztalattal rendelkezők is csatlakozhatnak a Paks II. szakembergárdájához. Az aktuális lehetőségeket a tavaszi állásbörzéken is meg lehet ismerni.