Сьогодні сонячна енергія використається двома основними шляхами. Перший - перетворення її в електрику за допомогою сонячних батарей.
Другий - концентрування для безпосереднього нагрівання робочого тіла (води), а вже розігріта вода або використається прямо, для опалення, або крутить турбіну генератора, знову ж, створюючи електрику. Але є й третій шлях, уваги якому дотепер приділялося явно недостатньо. Це - перетворення енергії випромінювання в енергію хімічних зв'язків. Інакше кажучи, перетворення негорючих речовин у горючі під дією сонячного світла.
Не можна сказати, що відповідних досліджень не проводилося, однак всі запропоновані схеми відрізнялися не занадто видатною ефективністю. Нове вдале рішення запропоноване недавно Соссиной Хейл (Sossina Haile), що звернула увагу на можливості досить цікавої сполуки - діоксида церію, що сьогодні широко використається в самоочисних печах (каталізуючи окислювання вуглеводнів) і як абразив для полірування скла і ювелірних каменів.
На відміну від звичайно використовуваних дорогих каталізаторів із благородних металів, церій досить широко розповсюджений й, як наслідок, дешевий. На Землі його приблизно стільки ж, скільки й міді. При цьому його діоксид здатний каталізувати перетворення молекул вуглекислого газу й води в чадний газ і водень. А вже їхня суміш являє собою відомий синтез-газ, з якого в ході певних хімічних реакцій можна одержувати рідкі вуглеводні, суміш яких дасть нам штучні гас і бензин.
Дослідники під керівництвом Хейл спроектували й створили прототип відповідного реактора. Сонячне випромінювання збирається концентраторами, і потужний його пучок попадає усередину реактора крізь кварцове віконце (нагадаємо, що звичайне скло не пропускає УФ-лучи, що несуть масу корисної енергії). Серце реактора - циліндрична ємність, стінки якої покриті діоксидом церію, заповнена сумішшю вуглекислого газу й водної пари. Під дією сонця діоксид церію розжарюється, і прагне відняти `зайві` атоми кисню в молекул газової суміші, перетворюючись в оксид церію (III). У суміші залишаються моноксид вуглецю (чадний газ, З) і молекулярний водень, які можна використати для синтезу штучного палива. Або, додавши в цю газову суміш деякі каталізатори, прямо одержати з її метан. Процес окислювання церієвих стінок оборотний - недарма оксид церію (III) використається як каталітичний конвертор в автомобілях. Прохолоджуючись, він віддає атом кисню, повертаючись до форми діоксида церію.
Ці реакції вимагають істотно високих температур - порядку 1600 ОС, а значить - досить масивних концентраторів, подібно лінзі, що збирають енергію сонячних променів на вузькій крапці. Такі можливості для апробування прототипу реактора були знайдені у Швейцарії, на установці High-Flux Solar Simulator - і реактор не підкачав. За словами Хейл із колегами, їм удалося домогтися максимальної на сьогоднішній день виходу синтезу-газу під дією сонячних променів, на порядки більшої всіх попередніх результатів. Але на цьому автори не мають наміру зупинятися. За їх розрахунками, зараз у процесі ефективно використається не більше 1% енергії, що попадає в реактор. Ця цифра має потребу в поліпшенні. До того ж, учені хочуть реалізувати процес і для більше низьких температур.
Немає коментарів:
Дописати коментар