Pajisja diellore që prodhon lëndë djegëse prej hidrogjeni

Një sistem i ri i saposhpikur vepron si një “gjethe artificiale”. Ashtu si gjethja që përdor procesin e fotosintezës, duke e shndërruar ujin, dioksidin e karbonit dhe energjinë diellore në karbohidrate dhe oksigjen, ky sistem përdor energjinë diellore për të ndarë ujin dhe për të prodhuar në mënyrë efikase lëndë djegëse prej hidrogjeni.
“Ky sistem i ri thyen rekordet e sigurisë, performancës dhe qëndrueshmërisë për teknologjitë e gjetheve artificiale me pesëfish, dhjetëfish ose më shumë”, thotë Nejt Ljuisi, një profesor kimie në Kaltek dhe drejtor shkencor për Qendrën e Përbashkët të Fotosintezës Artificiale. Pajisja e re, e përshkruar në gazetën “Shkenca e Energjisë dhe Mjedisit”, konsiston në tre përbërës kryesorë: Dy elektroda (një fotoanodë e një fotokatodë) dhe një membranë. Fotoanoda përdor dritën e diellit për të oksiduar molekulat e ujit, duke prodhuar kështu protone dhe elektrone, si edhe oksigjen të gaztë. Fotokatoda rikombinon protonet dhe elektronet, për të formuar hidrogjen të gaztë.
Pa shpërthime
Një pjesë kyç e sistemit është membrana plastike, e cila i mban të ndara gazrat e oksigjenit dhe të hidrogjenit, pasi nëse dy gazrat përzihen dhe ndizen aksidentalisht, ato mund të shkaktojnë një shpërthim. Membrana bën të mundur mbledhjen e hidrogjenit, që vihet nën preson dhe futet në tuba në mënyrë të sigurt. Gjysmëpërcjellësit (si silikoni ose arseniti i galiumit) thithin dritën e diellit në mënyrë efikase dhe për këtë arsye, përdoren në panelet diellore. Megjithatë, këto materiale gjithashtu oksidohen (ndryshken) në sipërfaqe kur ekspozohen ndaj ujit, kështu që nuk mund të përdoren drejtpërdrejt për të krijuar lëndën djegëse.
A do të punojnë më në fund makinat me hidrogjen?
Punimet e mëparshme në laboratorin e Ljuisit çuan në një përparim të madh. Ato treguan se duke shtuar shtresa të holla (prej disa nanometrash) të dioksidit të titaniumit (TiO2) (material i gjetur edhe në bojën e bardhë, si edhe në pastat e dhëmbëve dhe kremërat kundër diellit) në elektroda, ato nuk do të gërryhen dhe drita e diellit dhe elektronet do të mund të kalonin. Sistemi i ri përdor aktualisht shtresa TiO2 me trashësi 62.5 nanometër për të parandaluar gërryerjen dhe për të përmirësuar stabilitetin e fotoelektrodave me bazë arsenidi galiumi.
Katalizator jo i shtrenjtë
Një tjetër faktor kyç është përdorimi i katalizatorëve aktivë, jo të shtrenjtë, për prodhimin e lëndës djegëse. Fotoanoda ka nevojë për një katalizator për të bërë reaksionin thelbësor të ndarjes së ujit. Metale të rralla dhe të shtrenjta, si platini, mund të shërbejnë si katalizatorë efikasë, por ekipi zbuloi se këtë mund ta bënte një katalizator shumë më i mirë dhe aktiv, duke i shtuar një shtresë nikeli prej 2 nanometrash sipërfaqes së TiO2. Ky katalizator është nga më të njohurit për ndarjen e molekulave të ujit.
Vepron më shumë se 40 orë rresht
Sistemi i demonstruar, që ka një sipërfaqe afro 1 m2, shndërron 10% të energjisë diellore në lëndë djegëse kimike dhe mund të veprojë më shumë se 40 orë në vazhdim. “Puna jonë tregon se është vërtet e mundshme të prodhosh lëndë djegëse nga dielli në mënyrë të sigurt dhe efikase, në një sistem të integruar me përbërës jo të shtrenjtë”, thotë Ljuisi. “Sigurisht, ne kemi ende punë për të bërë për të shtuar kohëzgjatjen e sistemit, ose për të zhvilluar metoda të reja me kosto të ulët, për prodhimin e hidrogjenit si lëndë djegëse”.