Солнце уронит цены на водород

Американские ученые предложили оригинальный способ производства водорода. Если его удастся внедрить в производство, то в этом случае цена водородного топлива сможет опуститься до двух долларов США за килограмм! Производить же ценный газ изобретатели планируют при помощи башни, которая представляет собой не что иное, как солнечную электростанцию.

Фото:

Уже давно никто не сомневается в том, что самый распространенный элемент во Вселенной — водород, является куда более лучшим топливом, чем нефть, горючие газы и уголь. Сжигание водорода дает куда больше энергии, да и вредных веществ после этого не образуется — только лишь обычная вода, против присутствия которой в атмосфере и на земле никто не возражает. Кроме того, водорода на нашей планете куда больше, чем другого топлива — достаточно вспомнить то, что он входит в состав воды, и сразу станет ясно, что его земные запасы практически неисчерпаемы.

Однако до сих пор успешному развитию водородной энергетики мешает одно досадное обстоятельство — производство этого ценного газа весьма энергозатратно. Дело в том, что его обычно получают в процессе разделения воды на водород и кислород при помощи электролиза. Выход нужного газа при этом достаточно большой, но вот ведь беда — для того, чтобы получить значимое количество водорода, нужно затратить на электролиз столько энергии, сколько водородная электростанция произведет в течение суток. Таким образом при современных технологиях все подобные электростанции обречены заниматься только лишь добычей топлива для себя любимых.

Существует ли какой-нибудь выход из сложившейся ситуации? Ученые из Колорадского университета в Боулдере (США) уверены, что да. Они разработали уникальную методику, которая позволяет получать водород из воды при помощи солнечной энергии, которая, как известно, бесплатна и которой везде хватает. При этом выхода полезного газа, согласно их расчетам, будет не меньше, чем при традиционном электролизе воды.

Читайте также: Водородный мопед обесценит нефть

Исследователи сконструировали установку, главным элементом которой является башня высотой в несколько сотен метров. Ее планируется окружить значительным массивом направленных зеркал, улавливающих солнечный свет. Таким образом последний будет отражаться, попадая в строго определенную область, расположенную в верхней части башни. В результате этот участок можно будет нагреть до 1 350 градусов Цельсия, а именно такая температура необходима для работы реактора, высвобождающего водород из молекул воды.

Интересно еще и то, что прототипом подобной башни послужила башня, которая давно уже используется в качестве солнечной электростанции промышленного типа. Вышеупомянутая система зеркал направляет лучи на центральный приемник, который находится на верхушке башни, что возвышается над полем этих гелиостатов — для того, чтобы не затенять их. Однако температура в таких устройствах обычно не превышает 500 ˚C.

В установке же, которую сконструировали специалисты из Колорадского университета, эта проблема решается весьма оригинально. Внутри башни рядом с реактором устанавливаются дополнительные отражатели, которые концентрируют тепло солнечных лучей. Таким образом нужная температура в те самые 1 350 ˚C достигается достаточно быстро. И этого вполне достаточно для того, чтобы началась реакция, в ходе которой получается водород.

Происходит же эта реакция следующим образом — поступившее в реактор тепло нагревает содержащееся там вещество из группы металлооксидов (например, SrCu₂(BO3)₂). Это приводит к тому, что из него в ходе реакции высвобождаются атомы кислорода, образуя при этом вакантные места в структуре металлооксида. Однако они не долго остаются таковыми — в них сразу же устремляется кислород из подающегося в реактор водяного пара. Таким образом его молекулы воды разрываются: кислород уходит в металлооксид, а водород — на свободу (что, собственно говоря, и нужно).

Авторы данного изобретения утверждают, что их установка обладает достаточно высокой производительностью. Согласно их расчетам, если общая площадь массива зеркал такой "водородной башни" будет составлять 48 500 га, то реактор ежедневно сможет производить примерно 100 000 кг водорода. Это весьма и весьма много — такого количества данного газа хватит для работы 5 000 автобусов, оснащенных водородными топливными элементами в течение тех же суток. И что самое главное — себестоимость одного килограмма водородного топлива в данном случае будет равна всего… двум долларам США!

Совершенно очевидно, что если испытания покажут эффективность подобной установки, то это будет означать весьма сильный прорыв в развитии водородной энергетики. Более того, дешевизна газа, получаемого таким способом, быстро вытеснит любое другое топливо. И, кроме того, сами башни, помимо всего прочего, можно использовать и по своему прямому назначению, то есть в качестве солнечных электростанций…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"