Onderzoekers hebben ontdekt dat een innovatief apparaat op zonne-energie een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop we de groeiende water- en energieproblemen waarmee onze planeet kampt, aanpakken. Het is een drijvend PV-systeem dat water en waterstofenergie zuivert door vervuild water en zeewater om te zetten in niet alleen veilig drinkwater, maar ook in schone waterstofbrandstof. Is dat niet geweldig?
Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben een hybride apparaat ontwikkeld dat is geïnspireerd op fotosynthese, het proces waarmee planten zonlicht omzetten in voedsel. Dit prototype is, in tegenstelling tot het 'kunstmatige blad' dat afhankelijk is van schoon water om groene waterstof te produceren, veelzijdiger. De wetenschappers hebben met succes tests uitgevoerd met het water van de rivier de Cam in het centrum van Cambridge, en de resultaten waren veelbelovend.
Het innovatieve kenmerk van het apparaat is het vermogen om de productie van zonnebrandstof te combineren met waterzuivering. Dr. Chanon Pornrungroj en Ariffin Mohamad Annuar , co-auteurs van het Yusuf Hamied Department of Chemistry in Cambridge, leggen uit dat watersplitsing met behulp van zonne-energie, waarbij water wordt afgebroken tot waterstof en zuurstof, doorgaans zuiver water vereist. Anders kunnen verontreinigingen de katalysator beschadigen of ongewenste chemische reacties op gang brengen.
Volgens Ariffin Mohamad Annuar, een van de medeauteurs van het onderzoek, is het ontwerp niet alleen eenvoudig, maar ook zeer effectief als het gaat om het zuiveren van water uit diverse bronnen.
“In afgelegen of ontwikkelingsregio’s, waar schoon water relatief schaars is en de infrastructuur voor waterzuivering niet direct voorhanden is, is watersplitsing extreem moeilijk. Een apparaat dat met verontreinigd water kan werken, zou twee problemen tegelijk kunnen oplossen: het zou water kunnen splitsen om schone brandstof te produceren, en het zou schoon drinkwater kunnen opleveren,” aldus Ariffin Mohamad.
Volgens dit onderzoek heeft het apparaat een opmerkelijke duurzaamheid aangetoond door meer dan 154 uur (ongeveer 6 dagen) probleemloos en betrouwbaar te functioneren in zowel zeewater als vervuild water .
Dr. Chanon Pornrungroj zei: "Het is zeer tolerant voor verontreinigingen en dankzij het drijvende ontwerp werkt het substraat ook in zeer troebel of modderig water. Het is een zeer veelzijdig systeem."
"Het lichtgedreven proces voor het maken van zonnebrandstoffen gebruikt slechts een klein deel van het zonnespectrum; een groot deel van het spectrum blijft ongebruikt", aldus Mohamad Annuar.
Professor Erwin Reisner legde uit: "De klimaatcrisis en problemen rondom vervuiling en gezondheid zijn nauw met elkaar verbonden, en het ontwikkelen van een aanpak die beide kan aanpakken, zou een enorme verandering betekenen voor veel mensen."
Professor Erwin Reisner waarschuwde dat het apparaat zich nog in een vroeg stadium van ontwikkeling bevindt, maar dat het veelbelovend is.
Zie ook : Het waterstoftijdperk: inzichten in de aanstaande energietransformatie in de VS
Het proces
Op een drijvende zonne-waterdampgenerator werd een UV-absorberend paneel geïnstalleerd , waardoor deze de energie van de zon kan benutten om vervuild of zout water te zuiveren en groene waterstof te produceren.
Het instrument bevat een koolstofgaas dat op nanoschaal is gestructureerd en een fotokatalysator bevat. Dit innovatieve gaas absorbeert efficiënt zowel licht als warmte, en produceert de benodigde waterdamp voor waterstofgeneratie.
Bovendien heeft het een opmerkelijke waterafstotende behandeling ondergaan, waardoor het moeiteloos blijft drijven en de optimale functionaliteit wordt beschermd tegen mogelijke verontreinigingen.
Een indrukwekkende doorbraak is het vermogen om het zonnespectrum effectief te benutten. Door een UV-absorberende laag aan de bovenkant aan te brengen, kan waterstof worden geproduceerd, terwijl de rest van het zonnespectrum naar de onderkant wordt geleid om water te verdampen voor zuivering. Dit unieke dubbele proces bootst de functies van een echt blad nauwkeurig na en integreert waterstofproductie naadloos met het transpiratieproces.
Potentieel gebruik
Het drijvende PV-apparaat voor het zuiveren van water en waterstofenergie kan bijdragen aan de oplossing van wereldwijde energie- en waterproblemen.
Veel mensen koken met schadelijke brandstoffen, wat jaarlijks tot meer dan drie miljoen doden leidt. Dit apparaat heeft de potentie om dat probleem aan te pakken, en koken met waterstof is een veiliger alternatief.
De mogelijkheid van het apparaat om zonder elektriciteitsnet te werken, maakt het bijzonder waardevol in gebieden met schaarse middelen . Dit apparaat is vooral gunstig gezien het feit dat ongeveer 2 miljard mensen geen toegang hebben tot schoon drinkwater en 775 miljoen mensen wereldwijd zonder elektriciteit leven.
Het team is ervan overtuigd dat hun ontwerp, dat eenvoudig maar zeer effectief is, zich kan aanpassen aan verschillende waterbronnen . Het is niet alleen efficiënt in het omgaan met verontreinigingen, maar blinkt ook uit in het zuiveren van water, ongeacht troebelheid of modderigheid.
Volgens professor Erwin Reisner, die de studie leidde, is het huidige apparaat slechts het begin. Dit soort oplossingen zijn echter absoluut essentieel voor het smeden van een duurzame toekomst, waarbij tegelijkertijd de dringende zorgen van klimaatverandering, vervuiling en gezondheidsproblemen worden aangepakt.
