Vědci pod vedením Karlsruhe Institute of Technology navrhli panelové fotoreaktory, které se spoléhají na fotokatalyzátor rozdělující vodu. Ten by mohl produkovat vodík na střechách nebo vyhrazených solárních farmách. Tvrdí, že fotoreaktory mají vysoký ekonomický potenciál kvůli jejich „extrémně“ nízkým nákladům.
Výzkumný tým vedený Karlsruhe Institute of Technology (KIT) v Německu vyvinul panelové fotoreaktory. Ty využívají fotokatalyzátor rozdělující vodu k výrobě vodíku na střechách nebo vyhrazených solárních farmách.
,,Nyní jsou známy různé fotokatalyzátory,“ řekl Paul Kant z Institutu pro mikroprocesní inženýrství (IMVT) v KIT. ,,Dají se použít například k štěpení vody na vodík a kyslík nebo k výrobě klimaticky neutrálních paliv z vody a oxidu uhličitého.“
Navrhované systémy napodobují proces fotosyntézy a používají fotokatalyzátor k řízení požadované chemické reakce pro elektrolýzu. Fotoreaktory obsahují fotokatalyzátor a samotné materiály pro chemickou reakci.
,,Metoda návrhu a základní konstrukce se stávají použitelné pro jakoukoli kapalinu, plyn nebo heterogenní vícefázový fotokatalytický systém sbírající sluneční světlo,“ uvedli vědci. ,,Aby se zajistila srovnatelnost s jinými přístupy, metoda návrhu a výsledný fotoreaktor se experimentálně demonstruje se zavedeným, komerčně dostupným a spolehlivým fotokatalytickým systémem šťavelanu železnatého draselného.“
Panelové fotoreaktory
Fotoreaktor se vyrobil ze stovek paralelních reakčních kanálů, přičemž každý z nich obsahuje koncentrátor ve tvaru V a dutinu podobnou trubici. Koncentrátor ve tvaru V sbírá světlo z různých směrů dopadu. A žene je do trubicovité zrcadlové dutiny, která obklopuje reakční objem. ,,Fotoreaktor by měl v ideálním případě vést dopadající sluneční světlo k fotokatalyzátoru s malými ztrátami, bez ohledu na směr, ze kterého přichází nebo kde je slunce na obloze,“ řekl Kant.
Mikrostrukturované polymerové panely se potahují hliníkem pro vysokou odrazivost. A podle německé skupiny umožňují jak optimální provozní podmínky, tak efektivní transport světla k fotokatalyzátoru v průběhu celého dne.
Výzkumníci se domnívají, že tato konfigurace systému může v blízké budoucnosti vést k výrobě levné a vysoce účinné.
„Vzhledem k tomu, že jsou vyrobeny pouze ze tří polymerních částí, všechny jsou vyráběny zavedenými technikami hromadné výroby, materiálové náklady na součásti reaktoru se odhadují na 200 Kč/m2,“ vysvětlili. ,,Včetně katalyzátoru v hodnotě 22 mil. Kč/t se odhad materiálových nákladů systému fotoreaktoru zvyšuje na zhruba 480 Kč/m2.“
Nový koncept představili ve studii „Nízkonákladové fotoreaktory pro vysoce fotonově/energeticky účinnou solárně řízenou syntézu“. Ta se nedávno publikovala v Joule. Výzkumný tým zahrnuje akademiky z University of Toronto v Kanadě.
„Další optimalizace fotoreaktoru by se měla zabývat výrobou klíčových komponent v polymerech a zohledněním aspektů reálného světa, jako je stárnutí polymerů a optických povlaků. A také problémy, jako je akumulace prachu na poměrně komplikovaném povrchu otvoru fotoreaktoru,“ uzavřeli.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
