Исследователи обнаружили, что инновационное устройство, работающее на солнечной энергии, может произвести революцию в решении растущих проблем водоснабжения и энергоснабжения нашей планеты. Это плавучее фотоэлектрическое устройство для очистки воды и получения водородной энергии путем преобразования загрязненной воды и морской воды не только в безопасную питьевую воду, но и в чистое водородное топливо. Разве это не удивительно!
Исследователи из Кембриджского университета разработали гибридное устройство, вдохновленное фотосинтезом — процессом, который растения используют для преобразования солнечного света в пищу. Этот прототип, в отличие от «искусственного листа», который использует чистую воду для производства «зеленого» водорода, гораздо более универсален. В частности, ученые успешно провели испытания на воде реки Кэм в центре Кембриджа, и результаты оказались многообещающими.
Инновационная особенность устройства заключается в его способности сочетать производство топлива с использованием солнечной энергии с очисткой воды. Доктор Чанон Порнрунгрой и Ариффин Мохамад Аннуар , ведущие авторы исследования из химического факультета имени Юсуфа Хамиеда в Кембридже, объясняют, что расщепление воды с помощью солнечной энергии — это метод разложения воды на водород и кислород, который обычно требует чистой воды. В противном случае загрязнения могут повредить катализатор или инициировать нежелательные химические реакции.
По словам Ариффина Мохамада Аннуара, одного из соавторов исследования, конструкция не только проста, но и весьма эффективна, когда речь идет об очистке воды из самых разных источников.
«В отдаленных или развивающихся регионах, где чистая вода относительно дефицитна, а необходимая для ее очистки инфраструктура отсутствует, расщепление воды крайне затруднительно. Устройство, способное работать с загрязненной водой, могло бы решить сразу две проблемы: оно могло бы расщеплять воду для получения чистого топлива и чистой питьевой воды», — сказал Ариффин Мохамад.
Согласно результатам этого исследования, устройство продемонстрировало замечательную долговечность, бесперебойно и надежно работая как в морской, так и в загрязненной воде более 154 часов (около 6 с половиной дней).
Доктор Чанон Порнрунгрой сказала: «Он очень устойчив к загрязнениям, а плавающая конструкция позволяет использовать субстрат в очень мутной или грязной воде. Это очень универсальная система».
«В процессе производства солнечного топлива, работающем за счет света, используется лишь небольшая часть солнечного спектра – большая часть спектра остается неиспользованной», – сказал Мохамад Аннуар.
Профессор Эрвин Рейснер пояснил: «Климатический кризис и проблемы загрязнения окружающей среды и здоровья тесно взаимосвязаны, и разработка подхода, который мог бы помочь решить обе проблемы, кардинально изменила бы ситуацию для многих людей».
Профессор Эрвин Рейснер предупредил, что, хотя устройство все еще находится на ранней стадии разработки, оно подает большие надежды.
См. также : Водородная эра: взгляд на предстоящую энергетическую трансформацию США
Процесс
На плавучем солнечном парогенераторе была установлена панель, поглощающая ультрафиолетовое излучение , что позволило ему использовать энергию солнца для очистки загрязненной или соленой воды и производства экологически чистого водорода.
Инструмент содержит углеродную сетку, которая структурирована в наномасштабе и включает фотокатализатор. Эта инновационная сетка эффективно поглощает как свет, так и тепло, производя необходимый водяной пар для генерации водорода.
Кроме того, он имеет замечательную водоотталкивающую обработку, которая позволяет ему легко держаться на воде, одновременно защищая его оптимальную функциональность от любых потенциальных загрязнений.
Впечатляющим прорывом является способность устройства эффективно использовать солнечный спектр. Благодаря наличию УФ-поглощающего слоя сверху, оно позволяет производить водород, в то время как остальная часть солнечного спектра направляется вниз для испарения воды с целью очистки. Этот уникальный двойной процесс точно имитирует функции настоящего листа, органично интегрируя производство водорода с процессом транспирации.
Потенциальное использование
Плавающая фотоэлектрическая установка для очистки воды и получения энергии из водорода может помочь решить глобальные проблемы с энергоснабжением и водоснабжением.
Многие люди готовят пищу, используя вредное топливо, что приводит к более чем трем миллионам смертей ежегодно. Это устройство потенциально может решить эту проблему, а приготовление пищи с использованием водорода является более безопасной альтернативой.
Автономная работа устройства делает его исключительно ценным в районах с ограниченными ресурсами . Это устройство особенно выгодно, учитывая, что около 2 миллиардов человек лишены доступа к чистой питьевой воде, а 775 миллионов человек во всем мире живут без электричества.
Команда уверена, что их простая, но очень эффективная конструкция способна адаптироваться к различным источникам воды . Она не только эффективно справляется с загрязняющими веществами, но и превосходно очищает воду, не допуская её помутнения или мутности.
По словам профессора Эрвина Рейснера, который руководил исследованием, нынешнее устройство — это только начало. Однако подобные решения абсолютно необходимы для создания устойчивого будущего, одновременно решая насущные проблемы изменения климата, загрязнения и здравоохранения.
