Солнечный бензин

Солнце за один час проливает на Землю больше энергии, чем всё человечество тратит за год. Если учёные сумеют хотя бы часть её преобразовывать в моторное топливо, наша зависимость от природного топлива и все вызываемые ею проблемы сойдут на нет. “Возможность эффективно и с малыми затратами превращать солнечную энергию непосредственно в энергию жидкого топлива изменит правила игры”, — указывает Натан Льюис (Nathan Lewis), директор Объединенного центра искусственного фотосинтеза Калифорнийского технологического института.

Интересный подход применили сотрудники Национальных лабораторий в Сандии в пустыне в штате Нью-Мексико. С помощью системы зеркал диаметром 6 м они фокусируют солнечное излучение через окно в похожей на пивную бочку цилиндрической камере полуметровой высоты на дюжину концентрических колец, вращающихся со скоростью 1 об./мин. Зубцы из оксида железа (ржавчины) или оксида церия на ребрах этих колец, нагреваются солнечным излучением до 15000 °C, что вызывает выделение кислорода из ржавчины. Когда в ходе вращения колец эти зубцы попадают в более холодную темную часть камеры, они впитывают кислород из подаваемого в камеру водяного пара или углекислого газа (СО₂), оставляя соответственно богатые энергией водород или оксид углерода CO (угарный газ). Получаемая в итоге смесь водорода и CO, называемая синтетическим газом, или сингазом, служит молекулярной основой ископаемого топлива, различных химикатов и даже пластиков. В описанном процессе может поглощаться столько же углекислого газа, сколько образуется при сжигании получаемого топлива. Такая система «солнечного топлива» позволяет “убить одним камнем четырех птиц”, – говорит Арун Маджумдар (Arun Majumdar), директор Агентства передовых исследовательских проектов по энергетике: она обеспечивает получение чистого топлива, повышение энергетической безопасности, уменьшение содержания CO₂ в атмосфере и замедление изменений климата.

Оборудование для производства сингаза разрабатывают и в других местах, в частности в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе и в Миннесотском университете. А некоторые новые компании продвигают другие подходы. Так компания «Sun Catalytix» из Кеймбриджа (штат Массачусетс) добавляет в воду недорогой катализатор и с помощью электроэнергии от солнечных батарей разлагает воду на водород и кислород. Компания «Liquid Light» из Монмут-Джанкшена (штат Нью-Джерси) пропускает пузырьки CO₂ через электрохимическую ячейку, получая в результате метанол. А сам Льюис пытается создавать искусственные листья из нановолокон полупроводников, которые должны поглощать солнечный свет и расщеплять воду на водород и кислород.

Разумеется, главную трудность представляет преодоление различных практических проблем. В Национальных лабораториях в Сандии зубцы колец постоянно крошатся, препятствуя реакции. “Периодическое колебание температуры от 1500 до 9000 °C и обратно — большая нагрузка на материал”, — отмечает химик Гэри Диркс (Gary Dirks) из Аризонского университета, который не принимает участия в этой работе. Следующим шагом должно стать придание ржавчине более надежной структуры на наноуровне или подбор более подходящих материалов для зубцов. Необходимо также уменьшить стоимость зеркал. В Национальных лабораториях рассчитывают, что их установки для получения сингаза смогут производить топливо по себестоимости в $10 за галлон ($2,65 за литр). “Мы еще не доказали себе, что сможем этого добиться, и нам предстоит долгий путь”, — говорит инженер-химик Джеймс Миллер (James E. Miller), один из изобретателей процесса.

Солнечный бензин

Читайте также

Комментарии