Proces fotokatalizy, czyli sztucznej fotosyntezy, z wykorzystaniem dwutlenku węgla i wody jako surowców, jest przedmiotem intensywnych prac naukowców z Karlsruhe Institute of Technology. Celem naukowców jest osiągnięcie maksymalnej efektywności procesu, przy najniższych możliwych kosztach, co umożliwiłoby łatwe skalowanie technologii, zarówno do powszechnego użytku indywidualnego, jak i do produkcji nowego rodzaju farm solarnych na szeroką skalę.
Podczas sztucznej fotosyntezy fotokatalitycznie aktywny materiał pochłania fotony, których energia jest następnie bezpośrednio wykorzystywana do wywołania określonej reakcji chemicznej. Proces fotokatalizy, z wykorzystaniem dwutlenku węgla i wody stanowi sposób pozyskiwania neutralnego dla klimatu paliwa – wodoru. Dotychczasowe prace naukowców skupiały się na różnych surowcach i zróżnicowanych procesach fotokatalizy, jednak zwykle ich rozwój kończył się w fazie badań laboratoryjnych. Koszty przeprowadzenia fotokatalizy zwykle okazywały się zbyt wysokie, aby możliwe było zastosowanie wyników badań w praktyce. Jednak najnowsze wyniki, uzyskane przez naukowców z Karlsruhe Institute of Technology oraz Uniwersytetu Toronto wydają się stanowić rozwiązanie największych problemów: niskiej efektywności procesu fotokatalizy oraz wysokich kosztów uruchomienia procesów.
Efektywne fotoreaktory
Opracowanie wydajnego systemu fotokatalizy wymagało powołania interdyscyplinarnego zespołu specjalistów, z zakresu inżynierii materiałowej, optyki oraz inżynierii chemicznej. Opracowane prototypy fotoreaktorów charakteryzuje prosta konstrukcja, niski koszt produkcji oraz łatwość dostosowania do różnych warunków fotokatalizy. Systemy składają się z mikrostrukturalnych paneli polimerowych pokrytych aluminium, co zapewnia optymalne efekty działania oraz wydajny transport energii słonecznej do fotokatalizatora w ciągu dnia. Co więcej, przeprowadzone studium wykonalności wykazało wysoki potencjał ekonomiczny rozwiązania, dzięki wyjątkowo niskim kosztom produkcji zaproponowanych fotoreaktorów.
Alternatywa dla paliw kopalnych
Poszukiwanie alternatywnych źródeł energii dla paliw kopalnych jest obecnie priorytetem dla wielu środowisk naukowych i biznesowych na całym świecie. Zaprojektowane fotoreaktory nie tylko zapewniają rozwiązanie korzystne dla środowiska naturalnego, ale proponują także opłacalną metodę pozyskiwania alternatywnych źródeł energii dla użytkowników indywidualnych oraz przemysłu.
Więcej o procesie sztucznej fotosyntezy i osiągnięciach naukowców z Karlsruhe Institute of Technology TUTAJ.
Artykuł naukowy, wyjaśniający sposób działania i konstrukcję fotoreaktorów LINK.
