Самый тривиальный метод разложения воды – электролиз. Когда люди спорят о водородной энергетике, они, обычно, начинают выяснять: появились ли уже солнечные батареи, способные за время собственной службы оправдать приобретенной энергией вложенные в их создание средства?
Вобщем, оказывается, можно и не волноваться о схожих вещах. К примеру, исследователь Ричард Дайвер (Richard Diver) из американской государственной лаборатории Сандия (Sandia National Laboratories) считает, что необходимо сделать шаг в сторону.Для чего, дескать, эти многоступенчатые преобразования энергии? Вот было бы здорово, если бы солнечный свет попадал в некоторую небольшую камеру, с 1-го конца которой заходил бы поток воды, а из обратного патрубка – выходил поток водорода.
Искомого результата удалось достигнуть, соединив химию с механикой.
Солнечный концентратор, на котором работают спецы Sandia National Laboratories (фото с веб-сайта sandia.gov).
Вышел "Ресивер-реактор-рекуператор с кольцами обратного вращения" (Counter Rotating Ring Receiver Reactor Recuperator). Язык сломаешь. Отлично, что создатель изобретения выдумал сокращёние: CR5.
Базисная мысль была такая. Возьмём ферритовый материал, содержащий не считая оксидов железа ещё и оксиды кобальта, магния и никеля.
Если этот материал вернуть, то он сумеет отбирать у воды кислород (при определённых критериях, типа температуры и без доступа воздуха снаружи в камеру реакции).
После того, как наш активный материал прореагировал с водой, он становится пассивным. И его остаётся или выкинуть, или как-то вернуть.
А для восстановления отлично подойдёт сильный нагрев в закрытой камере. Скажем, с помощью концентрированного солнечного кролика.
В CR5 из такового активного материала выполнены тонкие кольца, сложенные совместно пакетом. Кольца эти крутятся снутри корпуса, разделённого на две зоны.
В первую из их подаётся водяной пар. Там он вступает в хим реакцию с материалом колец. Кислород присоединяется к металлам, а водород откачивается в баллоны.
После того, как кольцо сделает поворот на 180 градусов, его прореагировавшая поверхность оказывается во 2-ой камере. Тут на неё обрушиваются солнечные лучи от большого зеркала-концентратора. Нагрев восстанавливает ферритовый композит, освобождённый кислород улетучивается прочь.
Одна из изюминок CR5 – обычная система рекуперации энергии Солнца, повышающая КПД всей системы. Чётные и нечётные кольца в этом пакете крутятся в различные стороны.
Таким макаром, жаркие (обращённые к свету) половинки колец, пока поворачиваются во вторую камеру, встречают на пути более холодные половинки, отдавая им часть собственной энергии. А те, напротив, остужают их.
Схема CR5 (иллюстрация с веб-сайта sandia.gov).
Оставалось только выстроить такую машинку, приспособив для непрерывного и равномерного вращения колец небольшой электромоторчик. И вот он – новый способ разложения воды. Но на пути воплощения идеи встала неувязка недолговечности активного материала.
Обыденный ферритовый сплав с добавками стремительно преобразовывался в шлак и больше не желал работать. Да ещё форму не держал.
Совместно со своим сотрудником Джимом Миллером (Jim Miller) Дайвер проверил кучу материалов – кандидатов на роль тех колец. В конце концов, они узнали: сочетая на микроскопичном уровне ферритовую смесь с двуокисью циркония, можно сделать композит, отвечающий всем запросам.
С чёрной поверхностью, всасывающей свет. Очень отлично отбирающий кислород у воды и отлично восстанавливающийся при попадании в солнечный "суперзайчик". И держащий свою форму при сильном нагреве.
Нужные структуры из ферритовой консистенции и двуокиси циркония удалось получить, используя роботизированное литьё (robocasting) — способ, развитый и улучшенный другими членами команды Дайвера. При всем этом методе под управлением компьютера материалы вытекают как зубная паста из тюбика и располагаются на подложке тонкими поочередными слоями.
Главное зеркало солнечной печи. В рабочей зоне оно обеспечивает световой поток в 500 ватт на квадратный сантиметр (фото с веб-сайта sandia.gov).
Ближний шаг исследователей: проверить идею на практике, воспользовавшись в качестве концентратора света солнечной печью в государственной солнечно-термической лаборатории (National Solar Thermal Test Facility), управляемой Sandia Lab.
"Нет никакой гарантии фуррора. Но это — дух лаборатории. Тут нам позволяют рисковать. Я признателен за эту возможность", — заявил Ричард.
ужс я даже не могу представить как это больно 