Toyotas officiella uttalande kunde inte börja mer utopiskt: "Det känns som magi: vi sätter en specifik enhet i kontakt med luften, utsätter den för solljus och den börjar producera bränsle gratis."
Gratis? Tycka om?
För det första är bränslet de refererar till inte bensin eller diesel, utan väte. Och som vi vet är Toyota en av huvudaktörerna inom detta område, bränslecellsfordon, eller bränslecell, som använder väte för att generera den elektriska energi som behövs för att sätta fordonet i växel.
Ett av de största hindren för expansionen av denna teknik ligger just i produktionen av väte. Trots att det är det vanligaste grundämnet i universum, verkar det tyvärr alltid "fäst" till ett annat element - ett vanligt exempel är vattenmolekylen, H2O - som kräver komplicerade och kostsamma processer för att separera och lagra den.
Och som Toyota minns, använder väteproduktion fortfarande fossila bränslen, ett scenario som det japanska varumärket har för avsikt att förändra.
Enligt ett uttalande från Toyota Motor Europe (TME) uppnådde de ett viktigt tekniskt framsteg. I samarbete med DIFFER (Dutch Institute for Fundamental Energy Research) utvecklat en anordning som kan absorbera vattenångan som finns i luften, direkt separera väte och syre med enbart solenergi – Därför får vi gratis bränsle.
Det finns i huvudsak två skäl till denna gemensamma utveckling. För det första behöver vi nya, hållbara bränslen – som väte – som kan minska vårt beroende av fossila bränslen; för det andra är det nödvändigt att minska utsläppen av växthusgaser.
TMEs Advanced Materials Research-division och DIFFERs Catalytic and Electromechanical Processes for Energy Applications-grupp, ledda av Mihalis Tsampas, arbetade tillsammans för att åstadkomma en metod för att dela upp vatten i dess beståndsdelar i dess gasfas (ångfas) och inte i den vanligare vätskefasen. Skälen förtydligas av Mihalis Tsampas:
Mihalis Tsampas, katalytiska och elektromekaniska processer för energitillämpningar från DIFFERAtt arbeta med gas istället för vätska har flera fördelar. Vätskor har vissa problem, som oavsiktlig blåsbildning. Dessutom, genom att använda vatten i dess gasfas snarare än dess flytande fas, behöver vi inte kostsamma anläggningar för att rena vattnet. Och slutligen, eftersom vi bara använder vatten som finns i luften omkring oss, är vår teknik tillämpbar på avlägsna platser där vatten inte är tillgängligt.
Prenumerera på vår Youtube-kanal
Den första prototypen
TME och DIFFER visade hur principen fungerade och utvecklade en ny fotoelektrokemisk cell i fast tillstånd som kan fånga upp vatten från den omgivande luften, där den efter exponering för solen började generera väte.
Denna första prototyp lyckades uppnå imponerande 70 % av prestandan som uppnås med en likvärdig vattenfylld enhet — lovande. Systemet består av polymera elektrolytmembran, porösa fotoelektroder och vattenabsorberande material, kombinerade i en specifik enhet med ett integrerat membran.
nästa steg
Det lovande projektet, med tanke på de resultat som redan erhållits, lyckades tilldelas medel från NWO ENW PPS Fund. Nästa steg är att förbättra enheten. Den första prototypen använde fotoelektroder som är kända för att vara mycket stabila, men den hade sina begränsningar, som Tsampas säger: "...det använda materialet absorberade bara UV-ljus, vilket utgör mindre än 5% av allt solljus som når jorden. Nästa steg är att applicera toppmoderna material och optimera arkitekturen för att öka vatten- och solljusabsorptionen."
Efter att ha övervunnit detta hinder kan det vara möjligt att skala tekniken. De fotoelektrokemiska cellerna som används för att producera väte är mycket små (cirka 1 cm2). För att vara ekonomiskt lönsamma måste de växa minst två till tre storleksordningar (100 till 1000 gånger större).
Enligt Tsampas, trots att han inte har kommit dit ännu, är han hoppfull att den här typen av system i framtiden inte bara kan hjälpa till att flytta bilar utan också för att driva hem.