Oficjalne oświadczenie Toyoty nie mogłoby zaczynać się bardziej utopijnie: „To jest jak magia: kontaktujemy określone urządzenie z powietrzem, wystawiamy je na działanie promieni słonecznych i zaczyna produkować paliwo za darmo”.
Za darmo? Lubić?
Po pierwsze, paliwem, do którego się odnoszą, nie jest benzyna ani olej napędowy, ale wodór. Jak wiemy, Toyota jest jednym z głównych graczy w tej dziedzinie, w pojazdach z ogniwami paliwowymi, czyli ogniwami paliwowymi, które wykorzystują wodór do generowania energii elektrycznej potrzebnej do wrzucenia biegu pojazdu.
Jedną z głównych przeszkód w rozwoju tej technologii jest właśnie produkcja wodoru. Pomimo tego, że jest pierwiastkiem najobficiej występującym we wszechświecie, niestety zawsze wydaje się być „dołączony” do innego pierwiastka – typowym przykładem jest cząsteczka wody, H2O – która wymaga skomplikowanych i kosztownych procesów, aby ją oddzielić i przechowywać.
A jak przypomina Toyota, produkcja wodoru nadal wykorzystuje paliwa kopalne, co japońska marka zamierza zmienić.
Zgodnie z oświadczeniem Toyota Motor Europe (TME) osiągnęli oni ważny postęp technologiczny. We współpracy z DIFFER (Holenderski Instytut Podstawowych Badań Energii) opracowała urządzenie zdolne do pochłaniania pary wodnej zawartej w powietrzu, bezpośrednio oddzielające wodór i tlen przy użyciu wyłącznie energii słonecznej — stąd dostajemy darmowe paliwo.
Istnieją zasadniczo dwa powody tego wspólnego rozwoju. Po pierwsze, potrzebujemy nowych, zrównoważonych paliw — takich jak wodór — które mogą zmniejszyć naszą zależność od paliw kopalnych; po drugie, konieczne jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych.
Dział Advanced Materials Research firmy TME oraz grupa Catalytic and Electromechanical Processes for Energy Applications firmy DIFFER, kierowana przez Mihalisa Tsampasa, pracowały wspólnie nad opracowaniem metody podziału wody na elementy składowe w jej fazie gazowej (parowej), a nie w bardziej powszechnej fazie ciekłej. Powody wyjaśnia Mihalis Tsampas:
Mihalis Tsampas, procesy katalityczne i elektromechaniczne do zastosowań energetycznych firmy DIFFERPraca z gazem zamiast cieczy ma kilka zalet. Płyny mają pewne problemy, takie jak niezamierzone powstawanie pęcherzy. Co więcej, używając wody w fazie gazowej, a nie ciekłej, nie potrzebujemy kosztownych urządzeń do jej oczyszczania. I wreszcie, ponieważ wykorzystujemy tylko wodę obecną w otaczającym nas powietrzu, nasza technologia ma zastosowanie w odległych miejscach, gdzie woda nie jest dostępna.
Subskrybuj nasz kanał Youtube
Pierwszy prototyp
TME i DIFFER zademonstrowały, jak działa ta zasada, opracowując nowe ogniwo fotoelektrochemiczne na ciele stałym, zdolne do przechwytywania wody z otaczającego powietrza, gdzie po ekspozycji na słońce zaczęło generować wodór.
Ten pierwszy prototyp udało się osiągnąć imponujące 70% wydajności osiągniętej przez równoważne urządzenie wypełnione wodą — obiecujące. System składa się z polimerowych membran elektrolitycznych, porowatych fotoelektrod i materiałów wodochłonnych, połączonych w specjalnym urządzeniu ze zintegrowaną membraną.
kolejne kroki
Na obiecujący projekt, w świetle już uzyskanych wyników, udało się wygospodarować środki z Funduszu NWO ENW PPS. Następnym krokiem jest udoskonalenie urządzenia. W pierwszym prototypie zastosowano fotoelektrody, o których wiadomo, że są bardzo stabilne, ale miały one swoje ograniczenia, jak mówi Tsampas: „…materiał wykorzystywał tylko pochłaniające światło UV, które stanowi mniej niż 5% całego światła słonecznego docierającego do Ziemi. Następnym krokiem jest zastosowanie najnowocześniejszych materiałów i optymalizacja architektury w celu zwiększenia absorpcji wody i światła słonecznego”.
Po pokonaniu tej przeszkody możliwe będzie skalowanie technologii. Ogniwa fotoelektrochemiczne wykorzystywane do produkcji wodoru są bardzo małe (około 1 cm2). Aby były opłacalne ekonomicznie, muszą rosnąć co najmniej dwa do trzech rzędów wielkości (100 do 1000 razy większe).
Według Tsampasa, mimo że jeszcze tam nie dotarł, ma nadzieję, że tego typu system w przyszłości może służyć nie tylko do przemieszczania samochodów, ale także do zasilania domów.