Nouă tehnică de disociere a apei pentru producerea hidrogenului

O echipă de la Universitatea Boulder din Colorado, USA, a dezvoltat o tehnică radical nouă, care foloseşte puterea luminii soarelui pentru a separa eficient apa în hidrogen şi oxigen, deschizând calea pentru utilizarea la scară largă a hidrogenului ca un combustibil curat, verde.

Echipa CU-Boulder a conceput un sistem solar-termic în care lumina soarelui ar putea fi concentrată de o gamă largă de oglinzi într-un singur punct situat în vârful unui turn central. Turnul va aduna căldura generată de sistemul de oglinzi până la aproximativ 1.350 de grade Celsius, apoi o va transfera într-un reactor care conţine compuşi chimici cunoscuţi sub numele de oxizi metalici.

Când un oxid metalic se încălzeşte eliberează atomi de oxigen, modificându-i astfel compoziţia materială, provocând noul compus format să caute noi atomi de oxigen. Echipa implicată în proiect a arătat că adăugarea de abur în sistem – abur care ar putea fi produs din apă fiartă în reactor cu ajutorul căldurii degajate de lumina soarelui concentrată pe turn – ar determina oxigenul din moleculele de apă să adere la suprafaţa de oxid de metal, eliberând moleculele care pot fi colectate sub formă de gaz de hidrogen.

“Am proiectat aici ceva care este foarte diferit de alte metode şi, sincer, ceva la care nimeni nu s-a gândit că ar fi posibil”, a declarat profesorul Alan Weimer, liderul grupului de cercetare. “Separarea apei în hidrogen şi oxigen cu ajutorul luminii soarelui este Sfântul Graal al unei economii susţinută de hidrogen”.

Una dintre diferenţele esenţiale dintre această metodă şi altele este capacitatea de a efectua două reacţii chimice la aceeaşi temperatură. Teoria convenţională susţine că producerea hidrogenului prin procesul de oxidare metalică necesită încălzirea reactorului la o temperatură ridicată pentru a elimina oxigenul, apoi răcirea la o temperatură scăzută înainte de injectare de abur pentru a re-oxida compusul şi pentru a elibera hidrogen gazos. Una dintre cele mai mari inovaţii în noul sistem este că nu există o schimbare a temperaturii.

“La fel ca folosirea unei lupe pentru iniţierea unui foc, noi putem concentra lumina soarelui până atinge temperaturi mari şi o utilizăm pentru a conduce aceste reacţii chimice”, a spus un alt participant la proiect. “Deşi putem încălzi uşor până la mai mult de 1.350 de grade Celsius, vrem ca reactorul să se încălzească la cea mai mică temperatură posibilă pentru ca aceste reacţii chimice să apară. Temperaturile prea ridicate pot duce la dilatare termică rapidă şi contracţie, cea ce poate provoca daune atât materialelor chimice cât şi reactoarelor”.

Cu noua metodă, cantitatea de hidrogen produsă pentru depozitare este în întregime dependentă de cantitatea de oxid metalic, care este alcătuit dintr-o combinaţie de fier, cobalt, aluminiu şi oxigen, şi cantitatea de abur introdusă în sistem. Unul dintre proiectele propuse de echipă este de a construi tuburi reactoare de aproximativ 0.3 metri în diametru şi câţiva metri lungime, umplute cu materialul metalic oxidat şi aşezarea lor unul peste altul. Un sistem de lucru pentru a produce o cantitate semnificativă de gaz de hidrogen ar necesita o serie de turnuri înalte pentru a aduna lumina soarelui concentrată pe mai multe hectare de oglinzi din jurul fiecărui turn.

În ciuda acestei descoperiri, comercializarea unui astfel de reactor solar-termic este încă departe. “Cu preţul gazelor naturale atât de scăzut, nu există nici un stimulent pentru a arde energie curată”, a declarat Weimer.