|  | 10 августа 2013 | Энергетика

Разработан новый высокоэффективный способ расщепления воды с помощью солнечного света

Солнечная водородная станция


Группа ученых из Колорадского университета в Боулдере (University of Colorado Boulder, CU-Boulder) разработала радикально новую технологию, которая с помощью энергии солнечных лучей позволяет эффективно расщеплять воду на составные части, на кислород и водород. Практическая реализация и внедрение данной технологии позволят начать широкое использование водорода в качестве экологически чистого, "зеленого" топлива, по крайней мере, в регионах, где наблюдается избыток солнечной энергии.

Система, разработанная учеными из CU-Boulder, весьма напоминает ставшие уже обычными тепловые солнечные электростанции. Солнечный свет, отраженный множеством параболических зеркал, фокусируется на вершине башни, высотой в несколько десятков метров. Энергия солнечного света вызывает повышение температуры в активной зоне до 1350 градусов по шкале Цельсия, которая нагревает химический реактор, содержащий катализатор на основе сложного металло-оксидного соединения.

Этот состав, нагреваясь, высвобождает атомы кислорода, что приводит к появлению в чистом виде некоторых химически активных металлов. При введении внутрь реактора паров воды, разогретых также до высокой температуры, металлы вновь окисляются, забирая на себя атомы кислорода и высвобождая атомы водорода, которые затем, охлаждаясь, формируют молекулы газообразного водорода.

Самым коренным различием между технологией, разработанной учеными из CU-Boulder, от других подобных технологий расщепления воды, является то, что две химические реакции, реакция восстановления и реакция окисления, производятся внутри реактора при одной и той же температуре. Другие технологии требуют того, чтобы реакция восстановления катализатора производилась при более высокой температуре, а реакция окисления, в результате которой выделяется водород, была произведена при более низкой температуре.

Добиться этого ученым удалось за счет использования катализатора с особым химическим составом, состоящим из железа, кобальта, алюминия и кислорода. А непрерывность цикла получения водорода получается за счет использования двух реакторов. В то время, как в одном из реакторов производится реакция восстановления катализатора, во втором реакторе идет реакция окисления, в результате которой вырабатывается водород.

В настоящее время ученые разрабатывают проект опытного генератора водорода. Реакторы водородной установки будут иметь диаметр около 30 сантиметров и длину в несколько метров, их внутренняя полость будет заполнена металлооксидным катализатором. Для того, чтобы обеспечить достаточный уровень поступления солнечной энергии башня, в которой будут установлены несколько реакторов, должна быть окружена полем зеркало, общей площадью в несколько акров.

К сожалению, практическое внедрение подобных технологий еще не целесообразно в настоящее время в связи с причинами экономического плана. Одной из этих причин является относительно низкая стоимость природного газа и жидкого ископаемого топлива. Но, без сомнений, когда-нибудь наступит тот момент, когда за использование ископаемых видов топлива и выбросы углекислого газа в атмосферу начнут накладывать большие штрафы, что заставит людей обратить свое внимание на водород и на технологии его получения.




Ключевые слова:
Водород, Топливо, Получение, Вода, Расщепление, Солнце, Свет, Тепло, Температура, Реактор, Катализатор, Металл, Восстановление, Окисление

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые-химики разработали новую технологию получения экологически чистого в ...
  • Компания Panasonic разработала новую высокоэффективную систему искусственно ...
  • Найден новый недорогой катализатор, расщепляющий воду на кислород и водород ...
  • Новый недорогой металлический катализатор - большой шаг в сторону водородно ...
  • Новый катализатор осуществит прорыв в области получения водорода с помощью ...




  • 10 августа 2013 08:00
    #1 Написал: Андрей

    Публикаций: 0
    Комментариев: 79
    "...Солнечный свет, отраженный множеством параболических зеркал..."
    Странно, я был уверен , что зеркала в этой системе используют плоские.
        
    10 августа 2013 08:19
    #2 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Андрей,
    Да плоские и мелкие, но массив собирается в параболическую форму для фокусировки в одну точку. Размер зависит, от нужных размеров "зайчика". smile
    *********************************
    Интересная задумка - использование полученного пара в двойном назначении (вращение турбины и получения водорода).
        
    10 августа 2013 10:54
    #3 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    Цитата: Андрей
    я был уверен , что зеркала в этой системе используют плоские

    А есть системы, в которых устанавливаются и зеркала с искривленной поверхностью, с соответствующим фокусным расстоянием. Эффективность такого, наверное, немного выше будет.


    --------------------
        
    10 августа 2013 12:43
    #4 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    FomaNeverujuwij,
    Фокусное расстояние в десятки, а то и в сотню метров, поэтому радиус изгиба будет так же огромным, поэтому каскад собирают из мелки форматов и плоских. smile
    Экономически выгодно применение мелких и плоских, изготовление проще и дешевле, при повреждении нескольких секций на общей работе никак не отразится и простота обслуживания.
        
    10 августа 2013 15:53
    #5 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    Цитата: Игорек М.
    и простота обслуживания

    кроме позиционирования каждого малого зеркала по солнцу.
        
    10 августа 2013 18:36
    #6 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    volod,
    Вы имеете ввиду юстировку? Не думаю что это надо делать каждый раз. Каждая рамка куда вставляется зеркало, юстируется один раз в общем каскаде при настройке, а дальше, просто механическая замена. В рабочем состоянии, Вы не сможете настроить отдельное зеркало, для этого нужно затенить все зеркала. smile
        
    10 августа 2013 21:47
    #7 Написал: muggzzzzz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Игорек М.,
    Почитайте в википедии статью "Солнечная электростанция":
    " По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудная задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар."
        
    11 августа 2013 06:45
    #8 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    muggzzzzz,
    Любая система позиционирования управляет всем каскадом зеркал, а не каждой рамкой в которое вложено зеркало, предварительно юстируются каждая рамка в общем каскаде, это как набор параболы из малых элементов - зеркальных ячеек, формат можете проектировать любой, не обязательно в несколько метров, главное определить площадь нагрева на фокусном расстоянии и мощьность, которая складывается из множества отдельных лучей, а от одного зеркала каких бы размеров оно небыло, вы получите всего один луч. Есть такая система, где все позиционирование сводится к тому, что каскады перемещаются по рельсам по заранее определенной траектории, ими управляет человек, время от времени передвигая визуально наблюдая за смещением луча нагрева. Все очень просто, когда реально коснетесь этой темы не только через википедию в свободном доступе. Вариантов решений множество, есть эффективные и не очень.
    Вопрос: А зачем по кругу - спиной к солнцу? В википедии об этом что то сказано? :)))
    **********************************
    О википедии. Я лично не считаю википедию достоверным и исчерпывающим источником, обращаюсь в редком случае, если уж совсем "ноль" и то, использую ее как навигатор.
        
    11 августа 2013 10:48
    #9 Написал: Молочный

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    )))) в принципе стоимость энергии с каждым годом будет стремиться к 0, т.к. никаких реагентов или одноразовых катализаторов не используется ...
    ждем атомной войны от владельцев нефти :)) чтобы пылью закрыть солнце wink
        
    11 августа 2013 18:20
    #10 Написал: muggzzzzz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Игорек М.,
    В таком случае, я категорически рекомендую Вам участвовать в написании статей для Википедии. Глядишь, и с Вашим опытом Википедия станет на порядки достовернее.
        
    11 августа 2013 19:40
    #11 Написал: Игорек М.

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    muggzzzzz,
    Я понимаю Вашу иронию. :))
    Просто на википедию никто не ссылается, это справочник - навигатор со ссылками, другое дело научная статья и потом, в википедии научные статьи не публикуют, для этого есть другие места.
    Вся проблема в мелочи, даже бы не стоило мне реагировать - разжевывать, да еще и дважды одно и тоже.
        
    12 августа 2013 14:30
    #12 Написал: spectator

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Насчет вращения зеркал - можно попробовать гидравлический способ: в начале дня солнце освещает малую часть резервуара, остальное закрыто щитом - зеркало в одном крайнем положении, по мере движения солнце начинает "заглядывать" за щит всё больше - резервуар все больше нагревается, поршень начинает толкать зеркало, переводя его постепенно в другое крайнее положение, которое достигается к концу дня. Ночью резервуар остывает (можно и эту энергию как-то использовать) и поршень возвращает зеркало обратно. А то на вращение зеркал - тем более, такого массива - прилично энергии тратиться будет... Можно небольшим дополнительным нагревом электроТЭНами компенсировать недостаток солнца при временной облачности (чтобы не было потери позиции) и для улучшения точности позиционирования за счет какой-нибудь схемы обратной связи.
        
    13 августа 2013 11:36
    #13 Написал: MOKSIM

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Я придумал! Надо посадить подсолнух и чтоб он поворачивается за солнцем и зеркала тоже как надо становятся ну там при помощи нужных всяких датчиков и программы! :)
        
    14 августа 2013 15:31
    #14 Написал: CoJIb

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1155
    Но никто не подумал, что широкое применение, превратит планету в пустыню.
        
    15 августа 2013 12:40
    #15 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    Цитата: CoJIb
    превратит планету в пустыню

    Если слегка подумать, то полученный водород, сгоря в двигателе или в топливном элементе, превратиться назад в туже воду. Так что такого превращения можно не ожидать.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.