Инженеры EPFL создали солнечный реактор для эффективного производства водорода

Инженеры Федеральной политехнического университета Лозанны (EPFL) построили и испытали солнечный реактор, который может с высокой эффективностью генерировать газообразный водород из солнечного света и воды. Система также улавливает «отработанные» продукты кислорода и тепла для последующего полезного использования.

Процесс получения водорода путем расщепления воды на составляющие ее молекулы называется искусственным фотосинтезом. Реактор EPFL собирает солнечный свет с помощью большой изогнутой тарелки, фокусируя его на фотоэлектрохимическом реакторе, закрепленном в середине тарелки. Реактор расщепляет молекулы воды на водород и кислород, используя солнечную энергию.

Система также улавливает два побочных продукта процесса, которые обычно выделяются – кислород и тепло. Кислород может использоваться в больницах или в промышленности, а тепло может проходить через теплообменник и использоваться для нагрева воды или внутренних помещений здания.

Реактор проходил испытания в кампусе EPFL в течение 13 дней в августе 2020 года, феврале и марте 2021 года, для оценки его работы в различных погодных условиях. Было обнаружено, что он имеет среднюю эффективность преобразования солнечной энергии в водород более 20%, производя около 500 г водорода в день. С такой мощностью система может питать 1,5 автомобиля на водородных топливных элементах, преодолевающих среднее расстояние, или обеспечивать около половины потребности в электроэнергии семьи из четырех человек в течение года.

Исследователи планируют построить демонстрационную установку мощностью в несколько сотен киловатт на заводе по производству металла, где водород будет использоваться для отжига металла, тепло для горячей воды, а кислород будет собираться для близлежащих больниц.

Разработка этого солнечного реактора может оказать существенное влияние на отрасль возобновляемых источников энергии. Использование солнечной энергии для производства водорода может помочь сократить выбросы углерода и зависимость от ископаемого топлива. Возможность улавливания отходов и их использования для других целей также повышает эффективность системы, делая ее более рентабельной.

Однако существуют потенциальные проблемы, связанные с внедрением этой технологии. Стоимость строительства и обслуживания таких реакторов может быть высокой, а запасы сырья, такого как вода и солнечный свет, могут быть ограничены в определенных регионах. Кроме того, хранение и транспортировка газообразного водорода могут быть затруднены из-за его низкой плотности и высокой воспламеняемости.