211service.com
Billig brint
Nanoptek , en startup baseret i Maynard, MA, har udviklet en ny måde at fremstille brint fra vand ved hjælp af solenergi. Virksomheden siger, at dens proces er billig nok til at konkurrere med de billigste metoder, der bruges nu, som fjerner brint fra naturgas, og den har den yderligere fordel, at den ikke frigiver kuldioxid.

Solar gasser: Et parabolisk trug kan fokusere sollys på nanostruktureret titaniumdioxid, hvilket forbedrer effektiviteten af et nyt system til at generere brint ved at spalte vand.
Nanoptek, som har udviklet den nye teknologi til dels med tilskud fra NASA og Department of Energy (DOE), afsluttede for nylig sin første venturekapitalrunde og rejste $4,7 millioner, som det vil bruge til at installere sit første pilotanlæg. Teknologien bruger titania, et billigt og rigeligt materiale, til at fange energi fra sollys. Den absorberede energi frigiver elektroner, som spalter vand for at lave brint. Andre forskere har tidligere brugt titandioxid til at spalte vand, men Nanoptek-forskere fandt en måde at modificere titaniumdioxid til at absorbere mere sollys, hvilket gør processen meget billigere og mere effektiv, siger John Guerra, virksomhedens grundlægger og administrerende direktør.
Forskere har vidst siden 1970'erne, at titaniumdioxid kan katalysere reaktioner, der spalter vand. Men mens titanium er et godt materiale, fordi det er billigt og ikke nedbrydes i vand, absorberer det kun ultraviolet lys, som repræsenterer en lille brøkdel af energien i sollys. Andre forskere har forsøgt at øge mængden af sollys, der absorberes ved at parre titaniumdioxid med farvestoffer eller dopingstoffer, men farvestoffer er ikke nær så holdbare som titaniumdioxid, og dopingmidler har ikke produceret effektive systemer, siger John Turner, der udvikler teknologier til brintgenerering på Nationalt laboratorium for vedvarende energi (NREL), i Golden, CO.
Nanopteks tilgang bruger indsigt fra halvlederindustrien til at få titanium til at absorbere mere sollys. Guerra siger, at chipproducenter længe har vidst, at belastning af et materiale, så dets atomer presses lidt sammen eller trækkes fra hinanden, ændrer materialets elektroniske egenskaber. Han fandt ud af, at aflejring af en belægning af titaniumdioxid på kuppellignende nanostrukturer fik atomerne til at blive trukket fra hinanden. Når man trækker atomerne fra hinanden, skal der mindre energi til for at slå elektronerne ud af kredsløb, siger han. Det betyder, at du kan bruge lys med lavere energi - hvilket betyder synligt lys i stedet for blot ultraviolet lys.
Belastningen på atomerne påvirker også den måde, elektroner bevæger sig gennem materialet. For meget belastning, og elektronerne har en tendens til at blive reabsorberet af materialet, før de spalter vand. Guerra fortæller, at virksomheden har været nødt til at finde en balance mellem at absorbere mere sollys og lade elektronerne bevæge sig frit ud af materialet. Nanoptek har også udviklet billigere måder at fremstille de nanostrukturerede materialer på. I starten brugte virksomheden DVD-fremstillingsprocesser, men det er siden gået videre til en stadig billigere proprietær proces.
NRELs John Turner siger, at Nanopteks proces er meget, meget lovende. Og Harriet Kung, den fungerende direktør for DOE's kontor for grundlæggende energividenskab, som har finansieret Nanopteks arbejde, siger, at den anstrengte titanium-tilgang er et af de store spændende fremskridt, siden titanium først blev opdaget som en fotokatalysator i 1970'erne.
Hvis det virker som forventet, kan teknologien hjælpe med at løse et af de grundlæggende problemer med at bruge brint som brændstof. Brint er attraktivt, fordi det er let, og forbrænding af det producerer kun vand. Men i dag laves det meste brint af naturgas, en proces, der frigiver betydelige mængder kuldioxid. Den anden hovedmulighed er elektrolyse. Men selvom det er drevet af ren energi, såsom elektricitet fra solceller, er elektrolyse ineffektiv og dyr. Guerra siger, at brugen af anstrengt titaniumoxid og Nanopteks billige fremstillingsproces gør processen billig og effektiv nok til at konkurrere med processer, der skaber brint fra naturgas. Hvad mere er, siger Guerra, kan Nanoptek-teknologien placeres tættere på kunderne end naturgasprocesser i stor skala, hvilket kan reducere transportomkostningerne betydeligt og derved hjælpe med at gøre teknologien attraktiv. Og hvis CO2-emissioner i fremtiden beskattes eller reguleres, er Nanopteks kulstoffri tilgang en anden fordel.
Turner siger, at udover at lave brint til brændselscellebiler, kan Nanopteks proces – hvis den faktisk er effektiv og billig, som virksomheden hævder – også være vigtig for solenergi i stor skala. Hvis solenergi nogensinde skal være en dominerende strømkilde, vil det være afgørende at finde måder at lagre energien på til natbrug. Og brint, siger han, kunne være en god måde at opbevare det på.