Производството на водород все още е скъпо и сложно. Изследователите вече разработват фотореакторен панел, който произвежда водород директно от слънчева светлина и вода – без електролизатори или електрическа енергия.
Без електролизатори, без потребление на електроенергия и без необходимост от свързване към мрежата – с масово произвеждани фотореакторни панели Photreon, стартиращ проект на Технологичния институт в Карлсруе (KIT), има за цел да развие водородната икономика. Според изследователите панелите позволяват производството на водород от слънчева светлина и вода по икономически ефективен начин – решение, подходящо както за децентрализирани приложения, така и за мащабни инсталации в слънчеви региони.
Зеленият водород се счита за ключов за климатично щадящата трансформация на промишлеността и енергийните системи. Производството му обаче досега е било скъпо, сложно и зависимо от мрежовата инфраструктура. Именно тук се намесва Photreon: стартъп компанията към KIT разработва фотореакторен панел, който произвежда водород директно от слънчева светлина и вода. „Заобикаляме обходния път на електролизата, базирана на електричество, и произвеждаме химическа енергия директно от слънчева светлина и вода“, казва съоснователят Пол Кант от Института за микропроцесно инженерство (IMVT) към KIT. С техните модулни панели производството на слънчев водород може да бъде значително опростено и икономически мащабирано.
Подходът на Photreon се основава на принципа на фотокатализата – технология, при която светлината не се използва за генериране на електричество, както при фотоволтаиците, а директно задейства химическа реакция. Специално разработени, светлинно активирани материали абсорбират енергията на слънчевата радиация и възбуждат електрони. Тези носители на заряд задвижват разделянето на водата (H₂O) на водород (H₂) и кислород (O₂). „Фотоволтаиците и електролизаторите се заменят в една-единствена технологична стъпка от фотореакторния панел“, обяснява Марен Кордтс от IMVT, съосновател на компанията. „Това значително намалява системните разходи и сложността при производството на зелен водород.“
Photreon внедрява този подход във фотореакторен панел, за който KIT вече е подал патентна заявка. Благодарение на специалния си дизайн панелът позволява целенасочено насочване на слънчевата светлина към активния материал вътре, който е оптимално осветен и по този начин осъществява процеса на разделяне на водата. „Проектирахме геометрията на реактора така, че транспортът на светлина, химическата реакция и отвеждането на продукта да работят в оптимален синхрон. Това ни позволява да демонстрираме производството на водород в нашия прототип от един квадратен метър“, казва Кант. Дизайнът е последователно насочен към серийно производство чрез стандартни методи и може да бъде реализиран от рентабилни материали. Модулният подход позволява панелите да се използват както в малък мащаб, така и да се свързват в големи повърхности.
Панелите могат да се използват там, където водородът в момента е твърде скъп или логистично труден за доставка. „Особено в райони без електрически мрежи или връзка с водородна инфраструктура, нашата технология открива нови възможности за местно производство“, казва Кордтс. Потенциалните приложения варират от децентрализирано снабдяване на отделни производствени обекти до производство в промишлен мащаб в слънчеви региони за международния пазар.
Снимки: KIT