מדענים ביפן הדגימו כור חדש הוכח לקונספציה שיכול לקצור דלק מימן מתחדש מאור השמש ומים.
הכור החדש בשטח של 1,076 רגל מרובע (100 מ"ר) משתמש ביריעות פוטו-קטליטיות כדי לפצל את אטומי החמצן והמימן המצויים במולקולות מים, ובכך לשאוב את המימן כדי לשמש כדלק.
בעוד הטכנולוגיה עדיין בחיתוליה, המדענים מאחורי המחקר אומרים שאם ניתן לפתח זרזי צילום יעילים יותר, פריצת הדרך שלהם יכולה לאפשר ייצור של דלק מימן זול ובר קיימא כדי לענות על צורכי אנרגיה שונים. הם פרסמו את ממצאיהם ב-2 בדצמבר בכתב העתגבולות במדע.
"פיצול מים המונע באמצעות אור שמש באמצעות פוטו-זרזים היא טכנולוגיה אידיאלית להמרת אנרגיה סולארית-כימית ואחסון, והתפתחויות אחרונות בחומרים ומערכות פוטו-קטליטיות מעוררות תקוות למימושה", מחבר בכירתחום קזונארי, פרופסור לכימיה באוניברסיטת שינשו ביפן,אמר בהצהרה. "עם זאת, נותרו אתגרים רבים".
לאחר חשיפה לאור, פוטו-זרזים מגבירים תגובות כימיות המפרקות את מולקולות המים לחלקיהן המרכיבים. עם זאת, רוב הזרזים הקיימים ב"שלב אחד" - המפרקים מים למימן וחמצן בבת אחת - אינם יעילים ביותר, ומשאירים את רוב דלק המימן לזיקוק באמצעות גז טבעי, דלק מאובנים.
קָשׁוּר:
כדי לחפש דרך מעבר למבוי סתום זה, החוקרים שמאחורי המחקר החדש חקרו פוטו-קטליזטור שמשתמש בתהליך מתוחכם יותר של שני שלבים, כאשר שלב אחד מפריד את החמצן והשלב הבא מסיר את המימן.
יצירת photocatalyst לתהליך זה אפשרה למדענים לבנות את אב-טיפוס הכור שלהם, שפעל במשך שלוש שנים ועבד אפילו טוב יותר באמצעות אור שמש אמיתי מאשר האור האולטרה-סגול המשמש במעבדה.
"במערכת שלנו, באמצעות זרז פוטו מגיב על-סגול, יעילות המרת האנרגיה הסולארית הייתה גבוהה פי אחד וחצי באור שמש טבעי", המחבר הראשוןTakashi Hisatomi, חוקר באוניברסיטת Shinhu, אמר בהצהרה. "אור שמש סטנדרטי מדומה משתמש בספקטרום מאזור קו רוחב מעט גבוה. באזור שבו לאור השמש הטבעי יש יותר רכיבים קצרי גל מאשר אור שמש ייחוס מדומה, יעילות המרת האנרגיה הסולארית יכולה להיות גבוהה יותר".
למרות הרווחים המבטיחים הללו, יעילות התגובה עדיין נמוכה מדי לשימוש מסחרי.
"נכון לעכשיו, היעילות באור שמש סטנדרטי מדומה היא 1% במקרה הטוב, והיא לא תגיע ליעילות של 5% באור שמש טבעי", אמר Hisatomi.
כדי לעשות את הצעדים החשובים להגברת היעילות, המדענים קראו לאחרים ליצור זרזי צילום טובים יותר וכורים גדולים יותר. עבודה על בטיחות תהיה גם חיונית: זיקוק דלק מימן מייצר גם את תוצר הלוואי חומר הנפץ חמצן, שניתן להיפטר ממנו בבטחה בתהליך הדו-שלבי.
"ההיבט החשוב ביותר לפתח הוא היעילות של המרת אנרגיה סולארית לכימית על ידי פוטו-זרזים", אמר דומן. "אם זה ישופר לרמה המעשית, חוקרים רבים יעבדו ברצינות על פיתוח טכנולוגיית ייצור המוני ותהליכי הפרדת גזים, כמו גם בניית מפעלים בקנה מידה גדול. זה גם ישנה את הדרך שבה אנשים רבים, כולל קובעי מדיניות, חושבים על המרת אנרגיה סולארית, ולהאיץ את פיתוח התשתיות, החוקים והתקנות הקשורות לדלקים סולאריים".
