Ηλιακός αντιδραστήρας παράγει υδρογόνο, θερμότητα και οξυγόνο
Οι επιστήμονες του EPFL ανέπτυξαν έναν ηλιακό αντιδραστήρα πιλοτικής κλίμακας που έχει επιτύχει εξαιρετικό επίπεδο απόδοσης στην παραγωγή υδρογόνου, ενώ παράγει επίσης χρησιμοποιήσιμη θερμότητα και οξυγόνο.
Ο καινοτόμος αντιδραστήρας βρίσκεται πάνω από ένα μοναδικό παραβολικό πιάτο στην πανεπιστημιούπολη EPFL, το οποίο συγκεντρώνει το ηλιακό φως περίπου 1.000 φορές για να μετατρέψει το νερό σε βιώσιμο υδρογόνο, οξυγόνο και θερμότητα. Η επιτυχία του συστήματος ανοίγει το δρόμο για την παραγωγή συνθετικών καυσίμων και χημικών από ηλιακή ενέργεια και άφθονα αντιδραστήρια, παρέχοντας μια πιθανή λύση σε μια βιώσιμη οικονομία καυσίμου και χημική βιομηχανία.
Το σύστημα LRESE είναι μοναδικό για την ικανότητά του να παράγει επίσης θερμότητα και οξυγόνο σε κλίμακα. Αφού το πιάτο συγκεντρώσει τις ακτίνες του ήλιου, το νερό αντλείται στο σημείο εστίασής του, όπου στεγάζεται ένας ενσωματωμένος φωτοηλεκτροχημικός αντιδραστήρας. Μέσα σε αυτόν τον αντιδραστήρα, τα φωτοηλεκτροχημικά κύτταρα χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια για να ηλεκτρολύσουν ή να διασπάσουν τα μόρια του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. Παράγεται επίσης θερμότητα, αλλά αντί να απελευθερώνεται ως απώλεια συστήματος, αυτή η θερμότητα διέρχεται μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας ώστε να μπορεί να αξιοποιηθεί – για θέρμανση περιβάλλοντος, για παράδειγμα. Εκτός από τις κύριες εξόδους υδρογόνου και θερμότητας του συστήματος, τα μόρια οξυγόνου που απελευθερώνονται από την αντίδραση φωτοηλεκτρόλυσης ανακτώνται επίσης και χρησιμοποιούνται.
Το σύστημα είναι κατάλληλο για βιομηχανικές, εμπορικές και οικιακές εφαρμογές. Στην πραγματικότητα, η LRESE-spinoff SoHHytec SA το αναπτύσσει ήδη και το εμπορευματοποιεί. Η νεοσύστατη εταιρεία EPFL συνεργάζεται με μια ελβετική μονάδα παραγωγής μετάλλων για την κατασκευή μιας μονάδας επίδειξης στην κλίμακα πολλών 100 κιλοβάτ που θα παράγει υδρογόνο για διαδικασίες ανόπτησης μετάλλων, οξυγόνο για κοντινά νοσοκομεία και θερμότητα για το ζεστό νερό εργοστασίων. «Με την πιλοτική επίδειξη στο EPFL, πετύχαμε ένα σημαντικό ορόσημο επιδεικνύοντας πρωτοφανή απόδοση σε υψηλές πυκνότητες ισχύος εξόδου. Τώρα κλιμακώνουμε ένα σύστημα σε μια τεχνητή διάταξη που μοιάζει με κήπο, όπου κάθε ένα από αυτά τα «τεχνητά δέντρα» αναπτύσσεται με αρθρωτό τρόπο», λέει ο συνιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της SoHHytec, Saurabh Tembhurne.
Το σύστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παροχή οικιακής και εμπορικής κεντρικής θέρμανσης και ζεστού νερού, καθώς και για την τροφοδοσία κυψελών καυσίμου υδρογόνου. Σε επίπεδο παραγωγής περίπου μισού κιλού ηλιακού υδρογόνου την ημέρα, το σύστημα πανεπιστημιούπολης EPFL θα μπορούσε να τροφοδοτήσει περίπου 1,5 οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου που διανύουν μια μέση ετήσια απόσταση. ή να καλύψει έως και το ήμισυ της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και περισσότερο από το ήμισυ της ετήσιας ζήτησης θερμότητας ενός τυπικού ελβετικού νοικοκυριού τεσσάρων ατόμων.
Πηγή: https://actu.epfl.ch/news/a-solar-hydrogen-system-that-co-generates-heat-and/
Ο καινοτόμος αντιδραστήρας βρίσκεται πάνω από ένα μοναδικό παραβολικό πιάτο στην πανεπιστημιούπολη EPFL, το οποίο συγκεντρώνει το ηλιακό φως περίπου 1.000 φορές για να μετατρέψει το νερό σε βιώσιμο υδρογόνο, οξυγόνο και θερμότητα. Η επιτυχία του συστήματος ανοίγει το δρόμο για την παραγωγή συνθετικών καυσίμων και χημικών από ηλιακή ενέργεια και άφθονα αντιδραστήρια, παρέχοντας μια πιθανή λύση σε μια βιώσιμη οικονομία καυσίμου και χημική βιομηχανία.
Το σύστημα LRESE είναι μοναδικό για την ικανότητά του να παράγει επίσης θερμότητα και οξυγόνο σε κλίμακα. Αφού το πιάτο συγκεντρώσει τις ακτίνες του ήλιου, το νερό αντλείται στο σημείο εστίασής του, όπου στεγάζεται ένας ενσωματωμένος φωτοηλεκτροχημικός αντιδραστήρας. Μέσα σε αυτόν τον αντιδραστήρα, τα φωτοηλεκτροχημικά κύτταρα χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια για να ηλεκτρολύσουν ή να διασπάσουν τα μόρια του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. Παράγεται επίσης θερμότητα, αλλά αντί να απελευθερώνεται ως απώλεια συστήματος, αυτή η θερμότητα διέρχεται μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας ώστε να μπορεί να αξιοποιηθεί – για θέρμανση περιβάλλοντος, για παράδειγμα. Εκτός από τις κύριες εξόδους υδρογόνου και θερμότητας του συστήματος, τα μόρια οξυγόνου που απελευθερώνονται από την αντίδραση φωτοηλεκτρόλυσης ανακτώνται επίσης και χρησιμοποιούνται.
Το σύστημα είναι κατάλληλο για βιομηχανικές, εμπορικές και οικιακές εφαρμογές. Στην πραγματικότητα, η LRESE-spinoff SoHHytec SA το αναπτύσσει ήδη και το εμπορευματοποιεί. Η νεοσύστατη εταιρεία EPFL συνεργάζεται με μια ελβετική μονάδα παραγωγής μετάλλων για την κατασκευή μιας μονάδας επίδειξης στην κλίμακα πολλών 100 κιλοβάτ που θα παράγει υδρογόνο για διαδικασίες ανόπτησης μετάλλων, οξυγόνο για κοντινά νοσοκομεία και θερμότητα για το ζεστό νερό εργοστασίων. «Με την πιλοτική επίδειξη στο EPFL, πετύχαμε ένα σημαντικό ορόσημο επιδεικνύοντας πρωτοφανή απόδοση σε υψηλές πυκνότητες ισχύος εξόδου. Τώρα κλιμακώνουμε ένα σύστημα σε μια τεχνητή διάταξη που μοιάζει με κήπο, όπου κάθε ένα από αυτά τα «τεχνητά δέντρα» αναπτύσσεται με αρθρωτό τρόπο», λέει ο συνιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της SoHHytec, Saurabh Tembhurne.
Το σύστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παροχή οικιακής και εμπορικής κεντρικής θέρμανσης και ζεστού νερού, καθώς και για την τροφοδοσία κυψελών καυσίμου υδρογόνου. Σε επίπεδο παραγωγής περίπου μισού κιλού ηλιακού υδρογόνου την ημέρα, το σύστημα πανεπιστημιούπολης EPFL θα μπορούσε να τροφοδοτήσει περίπου 1,5 οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου που διανύουν μια μέση ετήσια απόσταση. ή να καλύψει έως και το ήμισυ της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και περισσότερο από το ήμισυ της ετήσιας ζήτησης θερμότητας ενός τυπικού ελβετικού νοικοκυριού τεσσάρων ατόμων.
Πηγή: https://actu.epfl.ch/news/a-solar-hydrogen-system-that-co-generates-heat-and/
