Ученые из Университета Осаки (Япония) представили исследовательский проект по получению солнечной энергии из морской воды. С помощью ряда химических реакций при участии солнечного света им удалось получить из морской воды перекись водорода, которую, в свою очередь, уже можно использовать в топливных элементах для производства электроэнергии. По словам разработчиков, это первый фотокаталитический метод производства Н2О2, который позволяет достичь настолько высокой эффективности, которая сделает возможным его применение в топливных ячейках.
Преимущество использования жидкой перекиси водорода вместо газообразного водорода H2 (используется в большинстве топливных элементов) в том, что жидкую форму гораздо легче хранить при высокой плотности. Так газ Н2 должен храниться при очень высоком давлении или охлаждаться до жидкого состояния при низкой температуре. Жидкий Н2О2 можно хранить и транспортировать более безопасно при высокой плотности.
До настоящего момента технологии эффективного получения перекиси водорода фотокаталитическим методом не существовало. Были способы получения вещества без использования солнечного света, но они оказались слишком энергозатратными и показали свою экономическую неэффективность.
В своем последнем исследовании японские ученые разработали новую фотоэлектрохимическую ячейку, которая является микроскопической солнечной батарей, производящей H2O2. Когда солнечный свет освещает фотокатализатор, он поглощает фотоны и использует энергию для инициирования химических реакций (окисления морской воды и снижение О2) таким образом, что в конечном счете производит H2O2. После освещения ячейки в течение 24 часов, концентрация Н2О2 в морской воде составляет около 48 ммоль, что значительно превышает предыдущие показатели — около 2 ммоль в чистой воде.
Применение альтернативных источников энергии, в том числе, на основе солнечных батарей, уже не является теорией и в отрасли сельского хозяйства. Так в агросекторе они могу быть использованы для обеспечения горячей водой животноводческих ферм и пастбищ, в полеводстве, выращивании овощей в закрытом грунте, а также в процессах их переработки и сушки, при сушке сена идля обеспечения бытовых потребностей населения.
Именно здесь предоставляется возможность наибольшей экономии топливно-энергетических ресурсов. Практика показала, что, применяя солнечные коллекторы при сушке зерна, сена, бобовых и масличных культур, фруктов, овощей или чая, мы получаем достаточно высокие результаты. Кроме того, в случае перебоев с электроэнергией, довольно частых в некоторых районах, использование солнечных батарей может стать отличной альтернативой для бесперебойной работы.
Эффективность технологии получения перекиси водорода из морской воды значительно ниже, чем у обычных солнечных батарей, однако, если сравнивать ее с другими методами производства энергии с помощью солнечного света, она показывает достойные результаты. Так система обладает общей эффективностью преобразования солнечной энергии в электричество около 0,28%. (Фотокаталитическое производство Н2О2 из морской воды имеет КПД 0,55%, а топливный элемент имеет КПД 50%).
По мнению авторов проекта, в будущем технология может быть модернизирована и эффективность ее будет увеличена.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications и сайте nature.com
