Команда Валуна МЕДИ создала солнечно-тепловую систему, в которой солнечный свет мог быть сконцентрирован обширным множеством зеркал на единственный пункт на центральной башне несколько сотен футов высотой. Башня собрала бы тепло, выработанное системой зеркала примерно к 2 500 градусам по Фаренгейту (1 350 Цельсия), затем поставила бы его в реактор, содержащий химические соединения, известные как металлические окиси, сказал профессор ВАЛУНА МЕДИ АЛАН ВЕЙМЕР, лидер исследовательской группы.Поскольку металлический окисный комплекс нагревается, он выпускает атомы кислорода, изменяя его вещественный состав и заставляя недавно сформированный комплекс искать новые атомы кислорода, сказал Веймер.
Команда показала, что добавление пара к системе – который мог быть произведен кипящей водой в реакторе со сконцентрированным солнечным светом, сияло в башню – заставит кислород от молекул воды придерживаться поверхности металлической окиси, освобождая водородные молекулы для коллекции как водородный газ.«Мы проектировали что-то здесь, которое очень отличается от других методов и откровенно чего-то, что никто не думал, было возможно прежде», сказал Веймер из химического и биологического технического отдела. «Разделением воды с солнечным светом является Святой Грааль стабильной водородной экономики».Работа на предмете была опубликована в выпуске 2 августа Науки. Команда включала авторов co-лидерства Веймера и Адъюнкт-профессора Чарльза Масгрэйва, первого автора и докторанта Кристофера Мухича, постдокторского исследователя Дженну Мартинека, студента Кайлу Уэстон, бывшего аспиранта МЕДИ Пола Личти, бывшая МЕДЬ постдокторский исследователь Синьхуа Лян и бывший исследователь МЕДИ Брайн Еванко.
Одно из основных отличий между методом МЕДИ и другими методами, разработанными, чтобы разделить воду, является способностью провести две химических реакции при той же самой температуре, сказал Масгрэйв, также химического и биологического технического отдела. В то время как нет никаких рабочих моделей, обычная теория считает, что производство водорода посредством металлического окисного процесса требует, чтобы нагревание реактора к высокой температуре удалило кислород, затем охладив ее к низкой температуре прежде, чем ввести пар, чтобы повторно окислить комплекс, чтобы выпустить водородный газ для коллекции.«Более обычные подходы требуют контроля обоих переключение температуры в реакторе от горячего до прохладного государства и введения пара в систему», сказал Масгрэйв. «Одна из больших инноваций в нашей системе – то, что нет никакого колебания в температуре. Целый процесс стимулирует любое включение или выключение парового клапана».
«Точно так же, как Вы использовали бы лупу, чтобы начать огонь, мы можем сконцентрировать солнечный свет, пока не действительно жарко, и используйте его, чтобы стимулировать эти химические реакции», сказал Мухич. «В то время как мы можем легко нагреть его больше чем до 1 350 градусов Цельсия, мы хотим нагреть его до самой низкой температуры, возможной для этих химических реакций все еще произойти. Более горячие температуры могут вызвать быстрое тепловое расширение и сокращение, потенциально нанеся ущерб и химическим материалам и самим реакторам».
Кроме того, двухступенчатая обычная идея для воды, разделяющейся также, тратит впустую и время и тепло, сказал Веймер, также преподаватель в Институте BioFrontiers Валуна МЕДИ. «Есть только столько часов солнечного света за день», сказал он.Исследование было поддержано Национальным научным фондом и американским Министерством энергетики.
С новым методом Валуна МЕДИ количество водорода, произведенного для топливных элементов или для хранения, совершенно зависит от количества металлической окиси – который составлен из комбинации железа, кобальта, алюминия и кислорода – и сколько пара введено в систему. Один из проектов, предложенных командой, должен построить реакторные трубы примерно нога в диаметре и несколько футов длиной, заполнить их металлическим окисным материалом и сложить их друг на друге. Рабочая система, чтобы произвести существенное количество водородного газа потребовала бы, чтобы много высоких башен собрали сконцентрированный солнечный свет от нескольких акров зеркал, окружающих каждую башню.
Веймер сказал, что новый дизайн начал просачиваться в команде приблизительно два года назад. «Когда мы видели, что могли использовать этот более простой, более эффективный метод, он потребовал изменения в наших взглядах», сказал Веймер. «Мы должны были разработать теорию объяснить его и сделать его правдоподобным и понятным другим ученым и инженерам».Несмотря на открытие, коммерциализация такого солнечно-теплового реактора – вероятные годы далеко. «С ценой на природный газ настолько низко, нет никакого стимула сжечь экологически чистую энергию», сказал Веймер, также исполнительный директор Колорадского Центра Биоочистки и Биотоплива или C2B2. «Должен был бы быть существенный денежный штраф за помещение углерода в атмосферу, или цена на ископаемое топливо должна будет пойти путем».
C2B2 – рука Колорадского энергетического Исследования Collaboratory вовлечение Валуна МЕДИ, Горной школы Колорадо, Университета штата Колорадо и Национальной Лаборатории Возобновляемой энергии Золотого цвета. Работы collaboratory с промышленными партнерами, государственными учреждениями и другими учреждениями, чтобы коммерциализировать технологии возобновляемой энергии, поддерживают экономический рост в государстве и стране и обучают будущие трудовые ресурсы.