Naukowcy odkryli, że innowacyjne urządzenie zasilane energią słoneczną może zrewolucjonizować sposób, w jaki radzimy sobie z rosnącymi problemami z wodą i energią, które nękają naszą planetę. To pływające urządzenie fotowoltaiczne, które oczyszcza wodę i wytwarza energię wodorową, przetwarzając zanieczyszczoną wodę i wodę morską nie tylko w bezpieczną wodę pitną, ale także w czyste paliwo wodorowe. Czyż to nie niesamowite!
Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge opracowali hybrydowe urządzenie inspirowane fotosyntezą – procesem, w którym rośliny przetwarzają światło słoneczne w żywność. Ten prototyp, w przeciwieństwie do „sztucznego liścia”, który do produkcji zielonego wodoru wykorzystuje czystą wodę, jest znacznie bardziej wszechstronny. Naukowcy z powodzeniem przeprowadzili testy na wodzie rzeki Cam w centrum Cambridge, a wyniki były obiecujące.
Innowacyjną cechą urządzenia jest możliwość połączenia produkcji paliwa słonecznego z oczyszczaniem wody. Dr Chanon Pornrungroj i Ariffin Mohamad Annuar , współautorzy z Wydziału Chemii im. Yusufa Hamieda na Uniwersytecie Cambridge, wyjaśniają, że rozszczepianie wody zasilane energią słoneczną to metoda rozkładu wody na wodór i tlen, która zazwyczaj wymaga czystej wody. W przeciwnym razie zanieczyszczenia mogą potencjalnie uszkodzić katalizator lub zainicjować niepożądane reakcje chemiczne.
Zdaniem Ariffina Mohamada Annuara, jednego ze współautorów badania, konstrukcja jest nie tylko prosta, ale także bardzo skuteczna w oczyszczaniu wody z różnych źródeł.
„W odległych lub rozwijających się regionach, gdzie czysta woda jest stosunkowo rzadka, a infrastruktura niezbędna do jej oczyszczania nie jest łatwo dostępna, rozszczepianie wody jest niezwykle trudne. Urządzenie, które mogłoby działać z wykorzystaniem zanieczyszczonej wody, mogłoby rozwiązać dwa problemy jednocześnie: mogłoby rozszczepiać wodę, aby uzyskać czyste paliwo, i mogłoby wytwarzać czystą wodę pitną” – powiedział Ariffin Mohamad.
Według tego badania urządzenie wykazało niezwykłą trwałość, działając płynnie i niezawodnie zarówno w wodzie morskiej, jak i w wodzie zanieczyszczonej przez ponad 154 godziny (około 6 i pół dnia).
Dr Chanon Pornrungroj powiedziała: „Jest bardzo odporny na zanieczyszczenia, a pływająca konstrukcja pozwala podłożu pracować w bardzo mętnej lub mulistej wodzie. To niezwykle wszechstronny system”.
„Proces wytwarzania paliw słonecznych napędzany światłem wykorzystuje tylko niewielką część widma słonecznego – duża część widma pozostaje niewykorzystana” – powiedział Mohamad Annuar.
Profesor Erwin Reisner wyjaśnił: „Kryzys klimatyczny oraz problemy związane z zanieczyszczeniem i zdrowiem są ze sobą ściśle powiązane, a opracowanie podejścia, które mogłoby pomóc rozwiązać oba te problemy, byłoby przełomem dla wielu osób”.
Profesor Erwin Reisner przestrzegł, że chociaż urządzenie znajduje się jeszcze na wczesnym etapie rozwoju, jest ono bardzo obiecujące.
Zobacz także : Era wodoru: Wgląd w nadchodzącą transformację energetyczną w USA
Proces
Na pływającym generatorze pary słonecznej zainstalowano panel pochłaniający promieniowanie ultrafioletowe , co pozwala na wykorzystanie energii słonecznej do oczyszczania zanieczyszczonej lub słonej wody i wytwarzania zielonego wodoru.
Instrument zawiera siatkę węglową, która jest ustrukturyzowana w skali nano i obejmuje fotokatalizator. Ta innowacyjna siatka skutecznie pochłania zarówno światło, jak i ciepło, wytwarzając niezbędną parę wodną do wytwarzania wodoru.
Co więcej, posiada on niezwykłą powłokę hydrofobową, która pozwala mu unosić się na wodzie, jednocześnie chroniąc jego optymalną funkcjonalność przed potencjalnymi zanieczyszczeniami.
Imponującym przełomem jest jego zdolność do efektywnego wykorzystania widma słonecznego. Dzięki zastosowaniu warstwy absorbującej promieniowanie UV na górze, umożliwia on produkcję wodoru, podczas gdy reszta widma słonecznego jest kierowana na dół, aby odparować wodę w celu jej oczyszczenia. Ten unikalny, podwójny proces wiernie imituje funkcje prawdziwego liścia, płynnie integrując produkcję wodoru z procesem transpiracji.
Potencjalne zastosowania
Pływające urządzenie fotowoltaiczne do oczyszczania wody i pozyskiwania energii wodorowej może pomóc rozwiązać globalne problemy energetyczne i wodne.
Wiele osób gotuje, używając szkodliwych paliw, co powoduje ponad trzy miliony zgonów rocznie. To urządzenie ma potencjał, aby rozwiązać ten problem, a gotowanie z użyciem wodoru jest bezpieczniejszą alternatywą.
Funkcjonalność urządzenia poza siecią sprawia, że jest ono wyjątkowo cenne na obszarach o ograniczonych zasobach . Urządzenie to jest szczególnie przydatne, biorąc pod uwagę fakt, że około 2 miliardy ludzi jest pozbawionych dostępu do czystej wody pitnej, a 775 milionów ludzi na całym świecie żyje bez prądu.
Zespół jest przekonany, że ich konstrukcja, prosta, a jednocześnie niezwykle skuteczna, jest w stanie dostosować się do różnych źródeł wody . Nie tylko doskonale radzi sobie z zanieczyszczeniami, ale także doskonale przetwarza wodę, nie zwracając uwagi na jej zmętnienie czy mulistość.
Według profesora Erwina Reisnera, który kierował badaniem, obecne urządzenie to zaledwie początek. Jednak tego typu rozwiązania są absolutnie niezbędne do tworzenia zrównoważonej przyszłości, jednocześnie rozwiązując palące problemy związane ze zmianą klimatu, zanieczyszczeniem i problemami zdrowotnymi.
