Niemal cała nasza ziemska biosfera napędzana jest promieniowaniem słonecznym. Rośliny, tak morskie jak i lądowe, pobierają energię promieniowania słonecznego, by móc przekształcić ją w coraz bardziej skomplikowane związki chemiczne, które następnie staną się źródłem pożywienia dla zwierząt. Jednak Słońce jest nie tylko źródłem energii użytecznej biologicznie. Od dziesiątek lat zamieniamy część fotonów padających na powierzchnię Ziemi na energię elektryczną.

Pozyskiwanie energii elektrycznej z promieni słonecznych jest już dzisiaj w umiarkowanych szerokościach geograficznych całkiem przystępne cenowo. Jednak nawet w najlepszych warunkach wciąż borykamy się z problemem ograniczonej dostępności energii słonecznej. W końcu Słońce świeci od kilku do kilkunastu godzin na dobę, w zależności od pory roku i dodatkowo rozpraszane bywa przez chmury. Taka zmienność mocy wytwarzanej przez panele fotowoltaiczne ogranicza ich zastosowanie jako dominującego w sieci elektrycznej źródła energii. Jednak uczeni z Caltech opracowali technologię, która pozwoli na całkiem proste magazynowanie zebranej w ten sposób energii w formę wyjątkowo łatwą w użyciu.

Opracowana w Caltech technologia nazywana bywa „sztucznym liściem”. Określenie to jest nadzwyczaj popularne kiedy mówimy o nowatorskich technologiach słonecznych, jednak w tym wypadku pasuje naprawdę dobrze. Promienie słoneczne padające na nowy wynalazek rozszczepiają wodę na tlen i wodór. Jest to więc odwrócenie procesu zachodzącego w ogniwach wodorowych, w których wodór i tlen łączą się dając wodę i energię elektryczną.

Jak można się domyślić, właśnie w ogniwach wodorowych, służących wytwarzaniu energii elektrycznej, może być później zużytkowane tak powstałe paliwo, czyli mieszanina tlenu i wodoru. Innym potencjalnym zastosowaniem jest bardziej „chamskie” spalanie obu gazów w celu wytworzenia energii mechanicznej i cieplnej. Tak czy inaczej, „sztuczne liście” pozwalają na zamianę fotonów w źródło energii na tyle stabilne, że może być transportowane, po rozdzieleniu i skropleniu, na tysiące kilometrów i przechowywane w zbiornikach przez wiele miesięcy. Wodór może być całkiem przyjemnym paliwem samochodowym – zapytajcie Toyotę, która właśnie wprowadza całkiem poważnie do sprzedaży eksperymentalny, oparty o technologię ogniw wodorowych, model Mirai – dużego sedana wielkości Forda Mondeo albo VW Passata.

Dotychczas powstałe konstrukcje tego typu odznaczały się niestety nie tylko niewielką wydajnością, ale też małą trwałością. Nowy projekt Caltech ma być o wiele wytrzymalszy od swoich pierwowzorów (pamiętajmy: dużo tlenu i słońca to środowisko trudne do zniesienia dla jakiegokolwiek urządzenia) oraz pozwalać na bardzo wydajne przeprowadzanie elektrolizy wody do tlenu i wodoru.

Oznacza to, w praktyce, że jeżeli amerykańskie ogniwa okażą się wystarczająco wydajne, zapomnimy o istnieniu benzyny i oleju napędowego. Zapomnimy także o ciężkich i szybko tracących pojemność akumulatorach litowo-jonowych. Za to tankować będziemy samochody czystym wodorem, którego źródłem będą opracowane w Caltechu „sztuczne liście”.

[źródło: technologyreview.com; grafika: mrwallpaper.com]

Kolejny artykuł znajdziesz poniżej