Merivesi - uusi energiantuotantoresurssi

Yksi Japanin johtavista yliopistoista on kehittänyt uuden, tehokkaan teknologian, jonka avulla on mahdollista saada polttokennoissa käytettäväksi soveltuvaa vetyperoksidia.

Japanilaisten tutkijoiden kehittämä uusi teknologia on ensimmäinen menetelmä, jossa kemiallista reaktiota kiihdytetään altistamalla katalyytin auringonvalolle, mikä johtaa maksimaaliseen hyötysuhteeseen ja mahdollisuuteen käyttää syntyvää vetyperoksidia polttokennoissa.

Tutkimusprojektia johti Shunichi Fukuzumi, ja tutkijat julkaisivat tutkimustulokset tieteellisessä tiedelehdessä.

Polttokennot toimivat tällä hetkellä pääasiassa vetykaasulla, mutta Fukuzumin tiimin ehdottamalla vaihtoehdolla on useita etuja, joista merkittävin on se, että vetyperoksidia on helpompi varastoida suurella tiheydellä. Nykyteknologiat mahdollistavat kaasumaisen vedyn varastoinnin korkeassa paineessa tai matalissa lämpötiloissa, ja vetyperoksidi on tässä tapauksessa turvallisempaa sekä varastoinnin että kuljetuksen aikana. Ainoa ongelma oli, että tutkijat eivät löytäneet tehokkaita fotokatalyyttisiä menetelmiä nestemäisen vetyperoksidin tuottamiseksi – oli olemassa tekniikoita, jotka eivät käyttäneet auringonsäteilyä, mutta energiakustannukset tekivät niistä epäkäytännöllisiä.

Mutta Fukuzumin tiimi on luonut toisen katalyytillä varustetun kennon – eräänlaisen aurinkoakun, joka tuottaa vetyperoksidia. Kun auringonvalo kohdistetaan fotokatalyyttiin, alkaa kiihtynyt kemiallinen reaktio – merivesi hapettuu ja happitasot laskevat, mikä johtaa vetyperoksidin muodostumiseen.

Fukuzumin tutkimusryhmä selitti, että vetyperoksidin pitoisuus merivedessä sen jälkeen, kun fotokatalyytti oli altistettu auringonvalolle 24 tunnin ajan, oli noin 48 millimoolia, mikä on suuruusluokkaa korkeampi kuin aiemmin raportoitu (puhtaassa vedessä vetyperoksidin pitoisuus oli noin 2 millimoolia).

Tutkijat olivat kiinnostuneita tästä merkittävästä erosta lukujen välillä, ja he havaitsivat, että ongelma oli merivedessä olevassa negatiivisesti varautuneessa kloorissa, joka on vastuussa reaktionopeuden lisäämisestä ja vetyperoksidipitoisuuden noususta vedessä.

Tutkijoiden mukaan uuden aurinkoenergian sähköksi muuntamisen tekniikan hyötysuhde on noin 0,3 %, fotokatalyyttisen menetelmän (kemiallisen reaktion kiihdyttämisen avulla) hyötysuhde vetyperoksidin tuottamiseksi on 0,55 % ja polttokennon hyötysuhde on 50 %.

Uuden energiantuotantoteknologian kokonaishyötysuhde on toki melko korkea, mutta perinteiset aurinkopaneelit ovat nykyään osoittautuneet tehokkaammiksi. Professori Shunichi Fukuzumi ja hänen kollegansa ovat vakuuttuneita siitä, että uuden menetelmän tehokkuutta voidaan parantaa käyttämällä parempia materiaaleja fotoelektrokemiallisessa kennossa, ja asiantuntijat suunnittelevat myös keinoja energiantuotantokustannusten alentamiseksi.

[ 1 ], [ 2 ]