Ερευνητές αναπτύσσουν αντιδραστήρα για να φτιάξουν καύσιμα από το ηλιακό φως
Μια έρευνα Ελβετών και Αμερικανών ειδικών δίνει ελπίδες για μια μεγάλης κλίμακας ανανεώσιμη πηγή υγρών καυσίμων με ένα απλό αντιδραστήρα, που θα μιμείται τα φυτά με τη μετατροπή ηλιακού φωτός σε καύσιμα. Ήδη η συσκευή αυτή επιδείχθηκε στο εργαστήριο, ενισχύοντας έτσι τις ελπίδες του κόσμου για την παραγωγή υγρών καυσίμων.
"Έχουμε ένα μεγάλο πρόβλημα για την ενέργεια και πρέπει να σκεφτόμαστε κάτι μεγάλο", δήλωσε η καθηγήτρια Sossina Haile στο CalTech, η οποία είναι επικεφαλής της έρευνας.
Η Sossina Haile εκτιμά ότι ένας αντιδραστήρας στον τελευταίο όροφο θα μπορούσε να παράγει περίπου τρία γαλόνια καυσίμων την ημέρα. Πιστεύει ότι τα καύσιμα για τις μεταφορές θα είναι η πρώτη εφαρμογή αυτού του αντιδραστήρα, αν μπορέσει να γίνει εμπορική εφαρμογή. Όμως σκέφτεται πως μια εξίσου σημαντική χρήση για αυτά τα ανανεώσιμα καύσιμα θα είναι η αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας, έτσι ώστε να είναι διαθέσιμη σε περιόδους αιχμής της ζήτησης. Λέει πως οι πρώτες βελτιώσεις που θα επέλθουν στον σημερινό αντιδραστήρα θα είναι η βελτίωση της μόνωσης του, προκειμένου να σταματήσει η απώλεια θερμότητας. Μια απλή κίνηση που προσδοκά ότι θα τριπλασιάσει την τρέχουσα αποδοτικότητα.
Το βασικό στοιχείο είναι κατασκευασμένο με βάση το μέταλλο δημήτριο, το οποίο είναι σχεδόν τόσο άφθονο, όπως και ο χαλκός, σε αντίθεση με άλλα σπάνια και ακριβά μέταλλα που χρησιμοποιούνται συχνά ως καταλύτες, όπως είναι η πλατίνα. Ως εκ τούτου, λέει η Haile, η επάρκεια του μετάλλου δεν θα περιορίσει τη χρήση της συσκευής για μια παγκόσμια προμήθεια αυτού του είδους βενζίνης.
Η συσκευή χρησιμοποιεί ένα τυπικό παραβολικό κάτοπτρο για να εστιάσει τις ακτίνες του ήλιου σε ένα θάλαμο αντίδρασης, όπου ο καταλύτης από οξείδιο του δημητρίου διασπά το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό γίνεται γιατί η θέρμανση του οξειδίου του δημητρίου οδηγεί τα άτομα του οξυγόνου έξω από το κρυσταλλικό πλέγμα τους. Όταν ψυχθεί το πλέγμα απογυμνώνεται το οξυγόνο από τις περιβάλλουσες χημικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του νερού και του CO2 στον αντιδραστήρα. Αυτή η διαδικασία παράγει υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο εν συνεχεία μπορούν να μετατραπούν σε υγρό καύσιμο.
Δηλαδή το δημήτριο αφαιρεί το οξυγόνο από το διοξείδιο του άνθρακα και/ή το νερό και έτσι, διασπώντας τα, παράγει υδρογόνο και/ή μονοξείδιο του άνθρακα. Το παραγόμενο υδρογόνο μπορεί να τροφοδοτήσει κυψέλες καυσίμου υδρογόνου στα αυτοκίνητα. Εναλλακτικά, ένας συνδυασμός παραγομένου υδρογόνου και μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία «αερίου σύνθεσης» (syngas), που με τη σειρά του αποτελεί πρώτη ύλη για καύσιμα, όπως η συνθετική βενζίνη.
Τα συμβατικά φωτοβολταϊκά παράγουν μόνο επιτόπιο ηλεκτρισμό και δεν μπορούν να αποδώσουν ρεύμα το βράδυ, όπως υπόσχεται η νέα τεχνική.
Στα πειράματα ο αντιδραστήρας φτάνει μέχρι τους 1.600 βαθμούς Κελσίου και μετά πάει στους 800 C πάνω από 500 φορές, χωρίς να καταστραφεί ο καταλύτης. "Το κόλπο εδώ είναι το οξείδιο του δημητρίου – που είναι πολύ ανθεκτικό, όσο ένας βράχος. «Αλλά εξακολουθεί να έχει αυτή την απίστευτη ικανότητα να απελευθερώνει το οξυγόνο. Μπορεί να χάσει ένα στα οκτώ από τα μόρια του οξυγόνου του.
Ας σημειωθεί ότι το Caltech έχει πάρει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για αυτή τη χρήση του οξειδίου του δημητρίου.
Οι ερευνητές ανέφεραν ότι, εκτός από υδρογόνο, με το ίδιο μηχάνημα θα μπορούσε να παραχθεί επίσης μεθάνιο. Προς το παρόν πάντως, έχει δημιουργηθεί μόνο μια πρωτότυπη συσκευή, η οποία είναι ακόμα μη αποδοτική ενεργειακά, καθώς το παραγόμενο καύσιμο αξιοποιεί μόνο το 0,7% έως 0,8% της συλλεγόμενης ηλιακής ακτινοβολίας. Η περισσότερη ενέργεια χάνεται μέσω θερμικών απωλειών ή από την αντανάκλαση πίσω στον ουρανό των ηλιακών ακτίνων.
Οι επιστήμονες, όμως, αισιοδοξούν ότι μελλοντικά μπορούν να ανεβάσουν στο 19% την αποδοτικότητα του νέου μηχανήματος με μια σειρά από βελτιώσεις (θερμικές μονώσεις κ.α.), οπότε η συσκευή θα είναι εμπορικά βιώσιμη.
Η χρήση του ηλιακού φωτός για την παρασκευή καυσίμων εξετάζεται προς το παρόν από πολλές ομάδες σε όλο τον κόσμο, όπως αυτή που καθοδηγείται από τον Daniel Nocera στο MIT. Η τεχνολογία της ομάδας αυτής δουλεύει σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά είναι πιο περίπλοκη χημικά. Επίσης, στο Εργαστήριο Lawrence στο Μπέρκλεϋ ερευνητές του βρήκαν πως το οξείδιο του κοβάλτιου θα μπορούσε να βοηθήσει το ηλιακό φως να δημιουργήσει καύσιμα, αλλά μόνο σε κρυστάλλους νανο-μεγέθους. Τέλος το Imperial College στο Λονδίνο διερευνά διαφορετικούς καταλύτες.
Άλλες ομάδες ερευνούν τη χρήση του CO2 από τους καπνοδόχους των εργοστασίων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τη δημιουργία υγρών καυσίμων, ενώ μια σχετική ερευνητική προσπάθεια είναι να ελεγχθεί πώς τα φύκια που θα καλλιεργούνται στο φως του ήλιου μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την δημιουργία καυσίμων.
Πηγή: Guardian
http://www.physics4u.gr/blog/?p=2889
"Έχουμε ένα μεγάλο πρόβλημα για την ενέργεια και πρέπει να σκεφτόμαστε κάτι μεγάλο", δήλωσε η καθηγήτρια Sossina Haile στο CalTech, η οποία είναι επικεφαλής της έρευνας.
Η Sossina Haile εκτιμά ότι ένας αντιδραστήρας στον τελευταίο όροφο θα μπορούσε να παράγει περίπου τρία γαλόνια καυσίμων την ημέρα. Πιστεύει ότι τα καύσιμα για τις μεταφορές θα είναι η πρώτη εφαρμογή αυτού του αντιδραστήρα, αν μπορέσει να γίνει εμπορική εφαρμογή. Όμως σκέφτεται πως μια εξίσου σημαντική χρήση για αυτά τα ανανεώσιμα καύσιμα θα είναι η αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας, έτσι ώστε να είναι διαθέσιμη σε περιόδους αιχμής της ζήτησης. Λέει πως οι πρώτες βελτιώσεις που θα επέλθουν στον σημερινό αντιδραστήρα θα είναι η βελτίωση της μόνωσης του, προκειμένου να σταματήσει η απώλεια θερμότητας. Μια απλή κίνηση που προσδοκά ότι θα τριπλασιάσει την τρέχουσα αποδοτικότητα.
Το βασικό στοιχείο είναι κατασκευασμένο με βάση το μέταλλο δημήτριο, το οποίο είναι σχεδόν τόσο άφθονο, όπως και ο χαλκός, σε αντίθεση με άλλα σπάνια και ακριβά μέταλλα που χρησιμοποιούνται συχνά ως καταλύτες, όπως είναι η πλατίνα. Ως εκ τούτου, λέει η Haile, η επάρκεια του μετάλλου δεν θα περιορίσει τη χρήση της συσκευής για μια παγκόσμια προμήθεια αυτού του είδους βενζίνης.
Η συσκευή χρησιμοποιεί ένα τυπικό παραβολικό κάτοπτρο για να εστιάσει τις ακτίνες του ήλιου σε ένα θάλαμο αντίδρασης, όπου ο καταλύτης από οξείδιο του δημητρίου διασπά το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό γίνεται γιατί η θέρμανση του οξειδίου του δημητρίου οδηγεί τα άτομα του οξυγόνου έξω από το κρυσταλλικό πλέγμα τους. Όταν ψυχθεί το πλέγμα απογυμνώνεται το οξυγόνο από τις περιβάλλουσες χημικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του νερού και του CO2 στον αντιδραστήρα. Αυτή η διαδικασία παράγει υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο εν συνεχεία μπορούν να μετατραπούν σε υγρό καύσιμο.
Δηλαδή το δημήτριο αφαιρεί το οξυγόνο από το διοξείδιο του άνθρακα και/ή το νερό και έτσι, διασπώντας τα, παράγει υδρογόνο και/ή μονοξείδιο του άνθρακα. Το παραγόμενο υδρογόνο μπορεί να τροφοδοτήσει κυψέλες καυσίμου υδρογόνου στα αυτοκίνητα. Εναλλακτικά, ένας συνδυασμός παραγομένου υδρογόνου και μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία «αερίου σύνθεσης» (syngas), που με τη σειρά του αποτελεί πρώτη ύλη για καύσιμα, όπως η συνθετική βενζίνη.
Τα συμβατικά φωτοβολταϊκά παράγουν μόνο επιτόπιο ηλεκτρισμό και δεν μπορούν να αποδώσουν ρεύμα το βράδυ, όπως υπόσχεται η νέα τεχνική.
Στα πειράματα ο αντιδραστήρας φτάνει μέχρι τους 1.600 βαθμούς Κελσίου και μετά πάει στους 800 C πάνω από 500 φορές, χωρίς να καταστραφεί ο καταλύτης. "Το κόλπο εδώ είναι το οξείδιο του δημητρίου – που είναι πολύ ανθεκτικό, όσο ένας βράχος. «Αλλά εξακολουθεί να έχει αυτή την απίστευτη ικανότητα να απελευθερώνει το οξυγόνο. Μπορεί να χάσει ένα στα οκτώ από τα μόρια του οξυγόνου του.
Ας σημειωθεί ότι το Caltech έχει πάρει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για αυτή τη χρήση του οξειδίου του δημητρίου.
Οι ερευνητές ανέφεραν ότι, εκτός από υδρογόνο, με το ίδιο μηχάνημα θα μπορούσε να παραχθεί επίσης μεθάνιο. Προς το παρόν πάντως, έχει δημιουργηθεί μόνο μια πρωτότυπη συσκευή, η οποία είναι ακόμα μη αποδοτική ενεργειακά, καθώς το παραγόμενο καύσιμο αξιοποιεί μόνο το 0,7% έως 0,8% της συλλεγόμενης ηλιακής ακτινοβολίας. Η περισσότερη ενέργεια χάνεται μέσω θερμικών απωλειών ή από την αντανάκλαση πίσω στον ουρανό των ηλιακών ακτίνων.
Οι επιστήμονες, όμως, αισιοδοξούν ότι μελλοντικά μπορούν να ανεβάσουν στο 19% την αποδοτικότητα του νέου μηχανήματος με μια σειρά από βελτιώσεις (θερμικές μονώσεις κ.α.), οπότε η συσκευή θα είναι εμπορικά βιώσιμη.
Η χρήση του ηλιακού φωτός για την παρασκευή καυσίμων εξετάζεται προς το παρόν από πολλές ομάδες σε όλο τον κόσμο, όπως αυτή που καθοδηγείται από τον Daniel Nocera στο MIT. Η τεχνολογία της ομάδας αυτής δουλεύει σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά είναι πιο περίπλοκη χημικά. Επίσης, στο Εργαστήριο Lawrence στο Μπέρκλεϋ ερευνητές του βρήκαν πως το οξείδιο του κοβάλτιου θα μπορούσε να βοηθήσει το ηλιακό φως να δημιουργήσει καύσιμα, αλλά μόνο σε κρυστάλλους νανο-μεγέθους. Τέλος το Imperial College στο Λονδίνο διερευνά διαφορετικούς καταλύτες.
Άλλες ομάδες ερευνούν τη χρήση του CO2 από τους καπνοδόχους των εργοστασίων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τη δημιουργία υγρών καυσίμων, ενώ μια σχετική ερευνητική προσπάθεια είναι να ελεγχθεί πώς τα φύκια που θα καλλιεργούνται στο φως του ήλιου μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την δημιουργία καυσίμων.
Πηγή: Guardian
http://www.physics4u.gr/blog/?p=2889
Δεν υπάρχουν σχόλια
Παρακαλούμε σχολιασμούς επί της ουσίας.
Τα σχόλια σας δεν περνάν από έλεγχο γιατί πιστεύουμε ότι δεν θα θίγουν κάποιον προσωπικά με βρισιές και συκοφαντίες.
Τέτοιου είδους σχόλια δεν περνάν από έλεγχο, αλλά θα διαγράφονται μετά την δημοσίευση.
Παρακαλούμε να γράφετε σε πεζά και όχι κεφαλαία
-------------------------------------------------------------------------
Οι απόψεις του ιστολογίου δεν είναι απαραίτητο να συμπίπτουν με τα περιεχόμενα στου άρθρου.
Ο ΔΙΚΤΥΟΥΡΓΟΣ ουδεμία ευθύνη εκ του νόμου φέρει για τα άρθρα - αναρτήσεις που δημοσιεύονται και απηχούν τις απόψεις των συντακτών τους. Σε περίπτωση που θεωρείτε πως θίγεστε από κάποιο εξ αυτών ή ότι υπάρχει κάποιο σφάλμα, επικοινωνήστε μέσω, φόρμας επικοινωνίας.
Ευχαριστούμε