Дослідницька група на чолі з Технологічним інститутом Карлсруе (KIT) у Німеччині розробила панельні фотореактори, у яких використовується фотокаталізатор, що розщеплює воду, для водню на дахах або спеціальних сонячних фермах.
«Наразі відомі різні фотокаталізатори, – сказав Пол Кант з Інституту мікропроцесорної інженерії (IMVT) у КІТ. «Їх можна використовувати, наприклад, для поділу води на водень та кисень або для виробництва кліматично нейтрального палива з води та вуглекислого газу».
Пропоновані системи імітують процес фотосинтезу та використовують фотокаталізатор для запуску необхідної хімічної реакції для електролізу. Фотореактори містять фотокаталізатор та самі матеріали для хімічної реакції.
«Метод проєктування і базовий дизайн застосовні до будь-якої рідини, газу або гетерогенної багатофазної фотокаталітичної системи, що збирає сонячне світло», — заявили вчені. «Однак для забезпечення сумісності з іншими підходами метод проєктування та отриманий в результаті фотореактор продемонстровані експериментально із встановленою, комерційно доступною та надійною фотокаталітичною системою оксалату калію-заліза (III)
».
Фотореактор складається з сотень паралельних реакційних каналів, кожен з яких вбудований V-подібний концентратор і трубчаста порожнина. V-подібний концентратор збирає світло з різних напрямків і направляє його в дзеркальну трубчасту порожнину, що охоплює реакційний об'єм. «В ідеалі фотореактор повинен проводити сонячне світло, що надходить до фотокаталізатора з невеликими втратами, незалежно від того, звідки він виходить або де сонце знаходиться на небі», — сказав Кант.
Панелі з мікроструктурованого полімеру покриті алюмінієм для забезпечення високої відбивної здатності та, на думку німецької групи, забезпечують як оптимальні робочі умови, так і ефективну передачу світла на фотокаталізатор протягом усього дня.
Дослідники вважають, що така конфігурація системи може призвести до виробництва недорогих високоефективних пристроїв у найближчому майбутньому.
"Виготовлений тільки з трьох полімерних елементів, всі з яких виготовлені з використанням встановлених технологій масового виробництва, вартість матеріалів для компонентів реактора оцінюється в діапазоні 9,4 $ м2",
- пояснили вони. "Включаючи каталізатор вартістю 1 мільйон доларів за тонну, оцінка вартості матеріалів для фотореакторної системи збільшується приблизно до 22 доларів за м2".
Вони представили нову концепцію у дослідженні «Недорогі фотореактори для високоефективного фотонного/енергоефективного синтезу на сонячній енергії», яке нещодавно було опубліковано в журналі Joule. До дослідницької групи входять вчені з Університету Торонто в Канаді.
«Наступна оптимізація фотореактора має стосуватися виробництва ключових компонентів з полімерів та обліку реальних аспектів, таких як старіння полімерів та оптичних покриттів, а також таких проблем, як накопичення пилу на досить складній поверхні апертури фотореактора. ", - уклали вони.
Джерело: pv-magazine.com
