Nasává vodu ze vzduchu a vychází z něj vodík

Datum 17.01.2023

Kevin Sivula ve své laboratoři. Foto: Alain Herzog / EPFL

Vědci ze Švýcarského federálního technologického institutu (EPFL) v Lausanne zkonstruovali zařízení, které po vystavení slunečnímu záření odebírá vlhkost ze vzduchu a uvolňuje plynný vodík. Tento plyn lze podle tiskové zprávy dále využívat jako obnovitelné solární palivo k pohonu různých aplikací.

Nějvětší zásluhu na této studii má profesor na EPFL Kevin Sivula, který uvedl, že zařízení je stále ve fázi vývoje a bude trvat asi deset let, než se tato technologie stane komerčně dostupnou. Současná studie však představuje velký krok v hledání ekologického a udržitelného paliva.

Autoři studie se inspirovali fotosyntézou, přirozeným procesem, při kterém rostliny připravují potravu pomocí slunečního světla. Při fotosyntéze rostliny využívají CO2 a vodu ze svého okolí a pod vlivem slunečního světla přeměňují tyto chemické látky na škrob a cukr, které jsou jejich potravou.

V jedné ze svých předchozích studií profesor Sivula a jeho tým použili zařízení známé jako fotoelektrochemický článek (PEC). Demonstrovali umělou fotosyntézu, která spočívala ve výrobě vodíku z kapalné vody a slunečního světla pomocí článku PEC. Toto zařízení využívalo fotocitlivý polovodičový materiál, který pod slunečním světlem spouštěl takové chemické reakce, při nichž se voda štěpila na H2 a O2.

Tato zařízení však nebyla škálovatelná a jejich konstrukce byla velmi složitá. Vědci si pak všimli, že články fungují lépe s plyny než s kapalinami. Rozhodli se tedy využít technologii PEC pro získávání vlhkosti ze vzduchu namísto přímého použití kapalné vody, a to je přivedlo k současné studii.

Profesor Sivula a jeho tým vyvinuli průhledné plynové difuzní elektrody a pokryli je polovodičovým materiálem schopným zachycovat a zpracovávat sluneční světlo. Na rozdíl od běžných elektrod, které jsou složeny z materiálů neprůhledných pro sluneční světlo, jsou tyto průhledné elektrody vyrobeny z 3D skleněných vláken.

Jedná se o první studii, která využívá průhledné difuzní plynové elektrody jako vhodný substrát pro PEC článek. Celé toto uspořádání funguje jako umělý list, který nasává vodu ze vzduchu a produkuje plynný vodík.

Na první pohled může myšlenka výroby solárního vodíkového paliva ze vzduchu znít velmi jednoduše, ale ve skutečnosti se jedná o složitý proces. Už jen pro demonstraci svého nápadu museli autoři studie použít několik principů a konceptů fyziky polovodičů, optoelektroniky, katalýzy a přenosu hmoty v kontrolovaném prostředí.

Podle profesora Sivuly by zařízení pravděpodobně potřebovalo 10 nebo více let dalšího výzkumu, aby se stalo běžnou technologií. Zatím je účinnost výroby vodíku velmi nízká. Vědci budou pokračovat v optimalizaci kroků přípravy zařízení a pokusí se posunout jeho výkon.

Milan Matějíček
zdroj: tisková zpráva École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) 

Eaton 700 x 200 px

Napsat komentář