Vědci vyvinuli plovoucí „umělé listy“, které generují čistá paliva ze slunečního záření a vody. Nakonec by mohly operovat ve velkém i na mořích a oceánech.
Plovoucí umělé listy
Ultratenké, flexibilní plovoucí umělé listy, které se inspirují fotosyntézou, vznikly díky vědcům z University of Cambridge v Anglii. Jedná se o proces, kterým rostliny přeměňují sluneční světlo na potravu. Vzhledem k tomu, že nízkonákladová autonomní zařízení jsou dostatečně lehká na to, aby se vznášela, mohla by být použitá k vytvoření udržitelné alternativy k benzínu, aniž by zabírala místo na zemi.
Venkovní testy lehkých listů na řece Cam ukázaly, že dokážou přeměnit sluneční světlo na palivo stejně efektivně jako listy rostlin. River Cam je hlavní řeka protékající Cambridge ve východní Anglii. Testování proběhlo v blízkosti ikonických míst Cambridge, včetně Bridge of Sighs, Wren Library a King’s College Chapel.
Je to poprvé, co se na vodě vyrobilo čisté palivo. Pokud by se umělé listy zvětšily, mohly by se používat na znečištěných vodních cestách, v přístavech nebo dokonce na moři. Dále by mohly snížit závislost globálního lodního průmyslu na fosilních palivech. Výsledky se objevily v časopise Nature.
Technologie z Cambridge
Technologie obnovitelné energie, jako je větrná a solární energie, jsou v posledních letech výrazně levnější a dostupnější. Pro průmyslová odvětví, jako je lodní doprava, je však dekarbonizace mnohem náročnější. Přibližně 80 % celosvětového obchodu se přepravuje nákladními plavidly poháněnými fosilními palivy. Přesto se tomuto odvětví dostalo pozoruhodně málo pozornosti v diskusích souvisejících s klimatickou krizí.
Výzkumná skupina profesora Erwina Reisnera v Cambridge již několik let pracuje na řešení tohoto problému vývojem udržitelných řešení pro benzín. Řešení se zakládají na principech fotosyntézy. V roce 2019 vyvinuli umělý list, který vyrábí syngas ze slunečního záření, oxidu uhličitého a vody. Syngas je klíčovým meziproduktem při výrobě mnoha chemikálií a léčiv.
Dřívější prototyp vyráběl palivo kombinací dvou absorbérů světla s vhodnými katalyzátory. Nicméně obsahoval silné skleněné substráty a povlaky chránící před vlhkostí, díky čemuž se stalo zařízení objemným.
„Umělé listy by mohly podstatně snížit náklady na udržitelnou výrobu paliva. Ale protože jsou těžké a křehké, je obtížné je vyrábět ve velkém měřítku a přepravovat,“ řekl Dr. Virgil Andrei z Cambridgeské katedry chemie.
„Chtěli jsme zjistit, jak dalece můžeme omezit materiály, které tato zařízení používají, a přitom neovlivnit jejich výkon,“ řekl Reisner, který vedl výzkum. „Pokud dokážeme zkrátit materiály dostatečně daleko, aby se staly dostatečně lehkými na to, aby se vznášely, pak to otevře zcela nové způsoby, jak lze tyto umělé listy použít.“
Inspirace pro listy
Pro novou verzi umělého listu se vědci inspirovali v elektronickém průmyslu. Techniky miniaturizace tam vedly k vytvoření chytrých telefonů a flexibilních displejů, což znamenalo revoluci v oboru.
Výzvou pro výzkumný tým z Cambridge se stalo to, jak nanést absorbéry světla na lehké substráty a chránit je proti pronikání vody. K překonání těchto problémů výzkumníci použili tenkovrstvé oxidy kovů a materiály známé jako perovskity. Perovskity lze nanést na flexibilní plastové a kovové fólie. Zařízení pokryli mikrometrově tenkými vodoodpudivými vrstvami na bázi uhlíku, které zabraňovaly degradaci vlhkosti. Výsledkem se stalo zařízení, které nejen že funguje, ale také vypadá jako skutečný list.
Testování technologií
„Tato studie ukazuje, že umělé listy jsou kompatibilní s moderními výrobními technikami. To představuje raný krok k automatizaci a rozšíření výroby solárního paliva,“ řekl Andrei. „Tyto listy kombinují výhody většiny technologií solárních paliv, protože dosahují nízké hmotnosti práškových suspenzí a vysokého výkonu kabelových systémů.“
Testy nových umělých listů prokázaly, že mohou štěpit vodu na vodík a kyslík nebo redukovat CO2 na syngas. Zatímco se musí provést další vylepšení, než se připraví pro komerční aplikace, vědci tvrdí, že tento vývoj otevírá zcela nové cesty v jejich práci.
„Solární farmy se staly oblíbenými pro výrobu elektřiny; Představujeme si podobné farmy pro syntézu paliva,“ řekl Andrei. „Mohly by zásobovat pobřežní osady, vzdálené ostrovy, pokrýt průmyslové rybníky nebo zabránit odpařování vody ze zavlažovacích kanálů.“
„Mnoho technologií obnovitelných zdrojů energie, včetně technologií solárních paliv, může zabírat velké množství prostoru na souši. Takže přesun výroby na otevřenou vodu by znamenal, že čistá energie a využití půdy si navzájem nekonkurují,“ řekl Reisner. „Teoreticky byste tato zařízení mohli srolovat a umístit téměř kdekoli, téměř v jakékoli zemi, což by také pomohlo s energetickou bezpečností.“
Zdroje: scitechdaily, Top Vozíky
