Urządzenie Cornella zasilane energią słoneczną zamienia wodę morską w wodór i wodę słodką

Urządzenie Cornella zasilane energią słoneczną zamienia wodę morską w wodór i wodę słodką

Inteligentny podział: Wodór i słodka woda z jednego urządzenia solarnego

Wyobraź sobie pozyskiwanie czystej wody pitnej i ekologicznego paliwa prosto z wody morskiej – przy użyciu wyłącznie światła słonecznego. Dokładnie tego dokonali naukowcy z Cornell University. Stworzyli oni zasilane energią słoneczną urządzenie, które produkuje zarówno ekologiczny wodór, jak i słodką wodę, a wszystko to w jednym, eleganckim, samowystarczalnym systemie.

To nie jest kolejny eksperyment laboratoryjny. To odważny krok w kierunku rozwiązania dwóch największych wyzwań naszej planety – zrównoważonej energii i dostępu do czystej wody – za pomocą jednej technologii.

Technologia stojąca za przełomem

Jak to działa? W centrum tego wszystkiego znajduje się ogniwo fotoelektrochemiczne, w skrócie PEC. Jest to sprytne połączenie technologii wychwytywania energii słonecznej i rozszczepiania wody. Kiedy światło słoneczne uderza w fotoelektrodę urządzenia, wyzwala reakcję, która rozszczepia wodę na wodór i tlen.

Tę część widzieliśmy już wcześniej. Prawdziwa magia? Wbudowana funkcja odsalania. Chociaż naukowcy nie ujawnili jeszcze wszystkich szczegółów technicznych, system prawdopodobnie wykorzystuje membrany lub techniki elektrochemiczne do filtrowania soli i zanieczyszczeń. Oznacza to, że nie tylko pobiera wodór z wody morskiej, ale także pozostawia czystą wodę pitną zamiast słonych odpadów.

Dlaczego to ma znaczenie

Większość metod produkcji wodoru – takich jak tradycyjna elektroliza – wymaga oczyszczonej, dejonizowanej wody. To prawdziwy problem w regionach przybrzeżnych lub suchych, gdzie słodka woda jest już rzadkością.

Cornell odwrócił scenariusz i zapytał: „Dlaczego nie zacząć od wody morskiej?”. W ten sposób urządzenie to nie tylko zmniejsza zapotrzebowanie na wodę słodką, ale wręcz ją wytwarza. Teraz mówimy o niższych kosztach, prostszej infrastrukturze i zrównoważonym systemie, który rozwiązuje dwa problemy jednocześnie.

Dla miejsc takich jak kraje wyspiarskie lub społeczności przybrzeżne, które próbują odejść od paliw kopalnych, może to być przełomowe rozwiązanie. Nie potrzeba dużych elektrowni odsalających ani transportu oleju napędowego. Wystarczy słońce, woda morska i inteligentna technologia.

Rola Cornell w badaniach nad energią

Ten przełom to kolejny przykład na to, że Uniwersytet Cornella pręży muskuły w grze o czyste technologie. Mając głębokie korzenie w inżynierii i naukach ścisłych, współpracował z ciężkimi graczami, takimi jak Departament Energii Stanów Zjednoczonych i National Science Foundation, przy szeregu innowacyjnych projektów.

Odkąd Michael I. Kotlikoff objął stanowisko tymczasowego prezydenta w 2024 r., uniwersytet podwoił liczbę rozwiązań skoncentrowanych na połączeniu energii i wody – pozycjonując się jako prawdziwa siła napędowa przyszłościowych technologii klimatycznych.

Ale czy można to skalować?

Prototyp sprawdza wiele pól, ale skalowanie go będzie zależeć od kilku rzeczy:

• Trwałość: Czy poradzi sobie w trudnych warunkach słonej wody przez miesiące lub lata?

• Żywotność membrany: Czy materiały filtracyjne są wystarczająco wytrzymałe, aby oprzeć się paskudztwom oceanicznym, takim jak sól i chlor?

• Integracja: Czy jest to naprawdę konfiguracja typu plug-and-play, czy też nadal będzie wymagać dodatkowego sprzętu, takiego jak pompy lub filtry?

• Efektywność kosztowa: Czy przy masowej produkcji będzie on w stanie przewyższyć koszt oddzielnych systemów produkcji wodoru i odsalania?

Te pytania wciąż pozostają w sferze domysłów, ale odpowiedzi na nie mogą przesądzić o przejściu z laboratorium do świata rzeczywistego.

Szerszy trend

Technologia ta jest częścią większego dążenia do połączenia zrównoważonej produkcji energii z inteligentnym zarządzaniem wodą. Na całym świecie naukowcy ścigają się w opracowywaniu systemów, które mogą łączyć produkcję wodoru, energię słoneczną i odsalanie w jednym pakiecie. Ale jak to wszystko połączyć w sposób niezawodny i niedrogi? To trudna część.

Niektórzy ludzie zbudowali modułowe systemy poza siecią – nawet kontenerowe konfiguracje z panelami słonecznymi i generatorami wody – ale zwykle potrzebują na początek oczyszczonej wody. Właśnie dlatego podejście Cornella jest tak intrygujące. Jeśli to urządzenie naprawdę może przejść bezpośrednio z wody morskiej do wodoru i bezpiecznej wody pitnej – bez tony wstępnego oczyszczania – to jest to duży krok naprzód.

Potencjalne korzyści

Jeśli ta technologia może się skalować, oto na co patrzymy:

• Zielony wodór, który nie opiera się na słodkiej wodzie

• Przystępny cenowo dostęp do czystej wody pitnej w miejscach, które desperacko jej potrzebują

• Niższe koszty infrastruktury dzięki systemowi „dwa w jednym”

• Niezależność energetyczna i wodna dla odległych obszarów, społeczności poza siecią i stref katastrof

To nie tylko interesujący projekt naukowy – może on zmienić sposób, w jaki myślimy o dostępie do zasobów w ocieplającym się świecie.

Co dalej?

Wszystkie oczy zwrócone są teraz na dalsze działania: liczby dotyczące wydajności, próby terenowe i partnerstwa, które mogą pomóc w ożywieniu tego projektu poza laboratorium. Urządzenie to znajduje się na skrzyżowaniu produkcji wodoru, technologii ogniw fotoelektrochemicznych i alternatyw elektrolizy – wszystkich kluczowych pól bitewnych w walce o czystszą przyszłość.

Źródło:
https://www.hydrogenfuelnews.com/cornells-solar-powered-device-turns-seawater-into-hydrogen-and-freshwater/8570556/