Voda je na Zemi nezměrným zdrojem vodíku, který bychom mohli rázně využít k masové výrobě docela udržitelné energie. Zbývá k tomu jen jedna maličkost – rozštěpit molekuly vody. To ale samozřejmě není jen tak. Sinice a chloroplasty to dělají při fotolýze vody sofistikovaným molekulárním aparátem, který pohání sluneční energie. Pro živočichy jako jsme my to je podstatný technologický problém, jehož řešení se v současnosti věnuje celá řada důvtipných mozků. Možností se nabízí celá řada: elektrolýza vody, štěpení vody fotoelektrochemicky, fotokatalyticky anebo fotobiologicky a také například termální rozklad vody, který může pohánět třeba jaderná anebo solární energie.
Právě na solární energii postavil svou novou technologii tým Coloradské univerzity v Boulderu, který vedl Alan Weimer. Jejich koncept termosolárního systému výroby vodíku důvěrně připomíná termosolární elektrárnu – kruhové pole zrcadel koncentruje energie Slunce do objektu na vrcholu desítek metrů vysoké centrální věže. Tam je umístěný reaktor se směsí oxidů kovů, který se rozžhaví na zhruba 1 350 stupňů Celsia. Když se oxidy kovů náležitě zahřejí, tak z nich prchnou atomy kyslíku. To, co z nich zbude, je velice lačné po nových kyslících. Pak už jenom stačí vehnat vodní páru, která se také uvolní v důsledku žáru koncentrované sluneční energie. Ve směsi znovu vzniknou oxidy železa a tentokrát zůstane na ocet vodík, který si pak můžeme odčerpat pro své potřeby.
Werner a spol. se dle vlastních slov snažili navrhnout něco zásadně nového, odlišného od dosavadních experimentálních technologií. Jednou z klíčových zvláštností jejich metody je, že obě kriticky důležité reakce probíhají za víceméně stejné teploty. Dosavadní teorie pravila, že pro tenhle způsob výroby vodíku je nutné rozpálit reaktor s oxidy kovů na značně vysokou teplotu a pak ho před vpuštěním vodní páry opět zchladit. Wernerův tým se takovému postupu dokázal vyhnout. Podstatné pro ně bylo ohřát reaktor na nejnižší možnou teplotu, při níž dochází k uvolnění kyslíků z oxidů kovů a to je právě zmíněných 1 350 stupňů.
V nově navržené technologii množství vyrobeného vodíku zcela závisí na objemu vpuštěné páry a také oxidů kovů. Pro tento účel výzkumníci používají směs železa, kobaltu a hliníku s kyslíkem. Termosolární technologie výroby vodíku je v mnohém pozoruhodná, zároveň ale také trpí klasickými neduhy podobných konceptů. Když není Slunce, tak není ani vodík a přes to prozatím nejede vlak. K výrobě průmyslově zajímavého množství vodíku tímto způsobem by také byla potřeba ne jedna, ale celá řada navržených termosolárních věží, přičemž každou z nich by muselo obklopovat pole zrcadel o rozloze několika akrů.
Pokud jde o komerční využití této technologie, podle Wernera je zatím vzdálené celé roky. Dokud budou k dispozici fosilní paliva za relativně nízké ceny, tak trh nemá zásadní důvod podporovat alternativní zdroje energie. Masivní podpora státu by zase určitě vedla ke hrůzám, jaké známe z domácího solárního šílenství, jehož dozvuky budeme řešit ještě řadu let.
Literatura
University of Colorado Boulder News 1.8. 2013, Science 341: 540-542, Wikipedia (Water splitting).
Solární tepelná past překonala 1 000°C. Na obzoru je solární průmysl
Autor: Stanislav Mihulka (02.06.2024)
Termosolární elektrárna v Andalusii
Autor: Stanislav Mihulka (29.03.2012)
Diskuze:
Výroba vodíku
Michal B.,2015-10-15 20:39:46
Efektivní výroba vodíku už byla dávno vymyšlena Stan Meyerem elektro polarizačním procesem.Je to průlomová technologie rozdělování molekul vody bez velkých nároků na el.energii s tím,že byla ihned po patentování shrnuta pod stůl,aby nekonkurovala ropě.A jako využití vyrobeného vodíku se dá vodík spálit na atomové úrovni a přitom se uvolní obrovské množství energie v přepočtu 1 galon vody vydá energii za 2.5 mil.barelů ropy.Co je výhoda jde to jednoduše a nevzniká v procesu škodlivé radioaktivní záření.Tak proč se honit za solárními reaktory plné kompromisů, když můžeme svobodně využít efektivní výrobu vodíku a následně vyprodukovat ohromné množství energie na požádání?
Výroba vodíku
Michal B.,2015-10-15 20:39:43
Efektivní výroba vodíku už byla dávno vymyšlena Stan Meyerem elektro polarizačním procesem.Je to průlomová technologie rozdělování molekul vody bez velkých nároků na el.energii s tím,že byla ihned po patentování shrnuta pod stůl,aby nekonkurovala ropě.A jako využití vyrobeného vodíku se dá vodík spálit na atomové úrovni a přitom se uvolní obrovské množství energie v přepočtu 1 galon vody vydá energii za 2.5 mil.barelů ropy.Co je výhoda jde to jednoduše a nevzniká v procesu škodlivé radioaktivní záření.Tak proč se honit za solárními reaktory plné kompromisů, když můžeme svobodně využít efektivní výrobu vodíku a následně vyprodukovat ohromné množství energie na požádání?
Ten úvod je nějaký divný.
David L,2013-08-09 11:56:37
Vodík se k výrobě energie použít nedá, dokud ho nezačneme těžit na Jupiteru, nebo dokud nám nezačnou fungovat tokamaky.
Pro osly: Zbytek článku mi přijde fajn.
V rovnováze nad oxidy při nízké teplotě bude
Josef Hrncirik,2013-08-08 23:45:54
parciální tlak kyslíku menší než atmosferický a kyslík nebude rozumnou rychlostí vznikat, nebo jej nepůjde bez vynaložení energie rozumně odvést (kam jinam než do atmosféry). Naopak nad redukovanými oxidy bude v reakční směsi především při vysoké teplotě převážně vodní pára. Na vydělení vodíku z této směsi a jeho nutné stlačení též padne mnoho energie. Je to analogie Carnotova tepelného stroje. Vždy potřebuji 2 tepelné zásobníky. Potom ale tam mohu dát zrovna turbínu a vyrábět proud. Kéž bych se mýlil.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
