Μια σημαντική επιστημονική ανακάλυψη που θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα στην παραγωγή καθαρής ενέργειας έρχεται από το Πανεπιστήμιο της Αλμπέρτα (University of Alberta) στον Καναδά. Ερευνητές υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Karthik Shankar, ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή μέθοδο παραγωγής υδρογόνου μέσω της διάσπασης του νερού, χρησιμοποιώντας ως βασικές πρώτες ύλες το ηλιακό φως, την ουρία –ένα φθηνό και κοινό χημικό στοιχείο– και νανοσύρματα. Αν η μέθοδος αυτή εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα, θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον ενεργειακό τομέα ως μια καθαρή, αποδοτική και βιώσιμη λύση.
Το υδρογόνο θεωρείται εδώ και χρόνια ως ένα από τα πιο υποσχόμενα καύσιμα του μέλλοντος, προσφέροντας εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα χωρίς τις αντίστοιχες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Ωστόσο, η παραγωγή του παραμένει ενεργοβόρα και δαπανηρή, αφού βασίζεται σε ηλεκτρολύτες και στην ηλεκτρική ενέργεια από ηλιακά πάνελ, με μεγάλες απώλειες απόδοσης.
Η καινοτομία της καναδικής ομάδας έγκειται στη χρήση του ηλιακού φωτός απευθείας για τη διάσπαση των μορίων του νερού, παρακάμπτοντας τα ενδιάμεσα στάδια και μειώνοντας σημαντικά τις απώλειες ενέργειας. Η διαδικασία βασίζεται στη θερμική πολυμεριστική συμπύκνωση της ουρίας, η οποία μετατρέπεται σε ανθρακικό νιτρίδιο – ένα υλικό που απορροφά το φως του ήλιου με ιδιαίτερα αποδοτικό τρόπο.
Το ανθρακικό νιτρίδιο, μόλις εκτεθεί στο φως, ενεργοποιεί τα ηλεκτρόνιά του, δημιουργώντας ενεργειακά “κενά” (γνωστά ως “οπές”). Υπό κανονικές συνθήκες, τα ενεργοποιημένα ηλεκτρόνια και τα κενά επανενώνονται γρήγορα, ακυρώνοντας την ενέργεια. Όμως, με την προσθήκη διοξειδίου του τιτανίου –ενός ακόμα φθηνού υλικού– σχηματίζεται μια ένωση που διατηρεί διαχωρισμένα τα φορτισμένα σωματίδια για αρκετό χρόνο ώστε να αντιδράσουν με το νερό και να παραχθεί υδρογόνο (H₂) και οξυγόνο (O₂).
Ιδιαίτερη σημασία έχει το γεγονός ότι η μέθοδος λειτουργεί ακόμα και υπό συννεφιασμένο ουρανό. Αυτό επιτυγχάνεται χάρη στη χρήση νανοσύρματων, μικροσκοπικών δομών που συλλαμβάνουν το ηλιακό φως από πολλαπλές γωνίες, εξασφαλίζοντας υψηλή απόδοση ακόμη και σε διάχυτες φωτεινές συνθήκες. Έτσι, η νέα τεχνολογία δεν εξαρτάται από πλήρη ηλιοφάνεια, καθιστώντας την πιο πρακτική και ευέλικτη.
Ένα ακόμη πλεονέκτημα είναι ότι δεν απαιτείται η χρήση μεγάλων μπαταριών αποθήκευσης, καθώς το ίδιο το παραγόμενο υδρογόνο λειτουργεί ως φορέας ενέργειας, έτοιμος για μεταφορά και αξιοποίηση. Παράλληλα, η περιβαλλοντική επίπτωση της νέας διαδικασίας είναι σαφώς μικρότερη από εκείνη της κατασκευής παραδοσιακών ηλιακών πάνελ, η οποία απαιτεί πολλή ενέργεια και προκαλεί ρύπανση.
Η ομάδα του καθηγητή Shankar εκτιμά ότι η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να είναι εμπορικά διαθέσιμη σε ευρεία κλίμακα εντός των επόμενων τριών έως πέντε ετών. Όπως σημειώνει ο ίδιος, η σημερινή μέθοδος παραγωγής υδρογόνου μέσω ηλιακής ηλεκτροπαραγωγής και ηλεκτρόλυσης είναι όχι μόνο ενεργειακά ασύμφορη, αλλά και περίπλοκη στη διαχείρισή της. Η απευθείας χρήση του ηλιακού φωτός, αντίθετα, προσφέρει σαφή πλεονεκτήματα σε επίπεδο απόδοσης και κόστους.
Η ανακάλυψη αυτή ενδέχεται να αλλάξει το γεωπολιτικό ενεργειακό τοπίο. Σήμερα, η πλειονότητα του παγκόσμιου πυριτίου (το βασικό υλικό των φωτοβολταϊκών) προέρχεται από την Κίνα και τη Ρωσία. Η νέα τεχνολογία προσφέρει μια αυτάρκη εναλλακτική για πολλές χώρες, βασισμένη σε φθηνά και άμεσα διαθέσιμα υλικά, όπως η ουρία και το διοξείδιο του τιτανίου.
Η ερευνητική ομάδα δεν σταματά εδώ. Εξετάζεται ήδη η δυνατότητα αντικατάστασης της ουρίας με τη μελαμίνη, ένα άλλο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό, ενώ διερευνώνται και προσαρμογές της μεθόδου για την παραγωγή υδρογόνου από τη μεθανόλη – μια λιγότερο “καθαρή” πηγή σε σχέση με το νερό, αλλά χρήσιμη σε ορισμένες εφαρμογές.
[via]
VIA: TechGear.gr
