Vědci v Japonsku dosáhli průlomu ve štěpení vody a slunečního světla na vodík, který se dá použít jako palivo.
Nová technologie by mohla být začátkem éry levnějšího, udržitelnějšího a hojnějšího vodíkového paliva pro využití v celé řadě průmyslových odvětví. Tým z univerzity Šinšú v japonské prefektuře Nagano zveřejnil svůj nový výzkum v médiích a jeho výsledky vyvolávají vlny ve světě vědy.
Vodík z vody a sluneční energie
Většina vodíku, který se v současné době vyrábí, využívá jako vstupní surovinu zemní plyn, což znamená, že se stále jedná o produkt z fosilních paliv a nelze jej považovat za skutečně „zelenou“ variantu. Nová metoda vyvíjená v Japonsku slibuje stoprocentní udržitelnost a vyšší účinnost, a pokud se tato technologie osvědčí, zvýší potenciál vodíku jako čistého zdroje energie.
Profesor Kazunari Domen z univerzity Shinshu, hlavní autor článku o této technologii, vysvětlil:
Související článek
„Štěpení vody pomocí fotokatalyzátorů řízené slunečním světlem je ideální technologií pro přeměnu a skladování energie ze slunečního záření na chemickou energii a nedávný vývoj v oblasti fotokatalytických materiálů a systémů vzbuzuje naděje na její realizaci. Stále však zůstává mnoho výzev.“
Tým přiznává, že k překonání 5% bariéry účinnosti, která souvisí s tím, kolik vodíku se vyrobí v poměru k množství spotřebované energie, je třeba ještě hodně práce. Tu je třeba zvýšit, má-li se nová vodíková technologie stát životaschopnou ve větším měřítku.
Co se týče tématu ekologické nevole vůči vodíku, který nelze považovat za obnovitelný, je Toyota pranýřována za to, že propaguje svá vozidla na vodíkový pohon jako „bezemisní“, ačkoli ve skutečnosti věda ukazuje, že vodíkové systémy nejsou tak „čisté“, jak se tvrdí.
Fotokatalyzátory jako zázraky moderní technologie
Základní koncept štěpení vody na kyslík a vodík zní jednoduše, ale tento proces je energeticky náročný a vyžaduje specializovaný druh katalyzátoru zvaného fotokatalyzátor. Katalyzátor funguje tak, že pod vlivem světla usnadňuje chemické reakce, které rozkládají vodu na jednotlivé části.
Dr. Takaši Hisatomi z univerzity Shinshu, další autor studie, podrobně popsal některé složitosti této technologie, které ji činí výjimečnou:
„Technologie přeměny solární energie nemůže fungovat v noci nebo za špatného počasí. Ale díky tomu, že se energie slunečního světla ukládá jako chemická energie palivových materiálů, je možné ji použít kdykoli a kdekoli.“
Domenův a Hisatomiho tým provedl úspěšný důkaz konceptu tím, že po dobu tří let používal reaktor o rozloze 100 m² (1 076 stop). Tento reaktor dosáhl ještě lepšího výkonu ve skutečném slunečním světle než v laboratorních podmínkách. Společnost Hisatomi je na první dosažené výsledky hrdá:
„V našem systému s použitím fotokatalyzátoru reagujícího na ultrafialové záření byla účinnost přeměny solární energie za přirozeného slunečního světla přibližně jedenapůlkrát vyšší.“
Reálné využití mimo laboratoř
Hisatomi nabídl upřímný pohled na současnou kapacitu versus to, co je potřeba, aby byla technologie životaschopná pro rozšíření:
„Simulované standardní sluneční světlo používá spektrum z oblasti s mírně vyšší zeměpisnou šířkou. Účinnost přeměny sluneční energie by mohla být vyšší v oblastech, kde má přirozené sluneční světlo více krátkovlnných složek než simulované referenční sluneční světlo. V současné době je však účinnost při simulovaném standardním slunečním světle přinejlepším 1 % a při přirozeném slunečním světle nedosáhne 5 %.“
Výzkumný tým uvádí, že k tomu, aby se technologie posunula dál a překonala 5% bariéru mezi výrobou a energetickým využitím, je třeba vyvinout účinnější fotokatalyzátory, což znamená, že na nich musí pracovat více výzkumníků. Říká také, že je třeba postavit větší experimentální reaktory. Domen vysvětlil:
„Nejdůležitějším aspektem, který je třeba rozvíjet, je účinnost přeměny sluneční energie na chemickou pomocí fotokatalyzátorů. Pokud se ji podaří zlepšit na praktickou úroveň, bude mnoho výzkumníků vážně pracovat na vývoji technologie hromadné výroby, procesů separace plynů a výstavbě velkých zařízení. To také změní způsob, jakým mnoho lidí, včetně tvůrců politik, přemýšlí o přeměně sluneční energie, a urychlí rozvoj infrastruktury, zákonů a předpisů souvisejících se solárními palivy.“
Další zprávy o výrobě vodíku: Severní Amerika se pevně usadila ve hře o zelený vodík díky prvnímu fungujícímu závodu ve Spojených státech, který by měl vyrábět tři tuny vodíku denně.