ที่มา:spectrum.ieee.org
แผงโซลาร์เซลล์กำลังทวีคูณบนหลังคาและในสวนทั่วโลก เนื่องจากชุมชนต่างเรียกร้องไฟฟ้าหมุนเวียน แต่วิศวกรในเบลเยียมกล่าวว่าแผงเหล่านี้ทำได้มากกว่าแค่เปิดไฟ พวกเขายังสามารถผลิตก๊าซไฮโดรเจนที่ไซต์งานได้ ซึ่งช่วยให้ครอบครัวต่างๆ สามารถทำความร้อนในบ้านได้โดยไม่เพิ่มปริมาณคาร์บอนฟุตพริ้นท์
ทีมงานที่Katholieke Universiteit Leuvenหรือ KU Leuvenบอกว่ามันพัฒนาแล้วแผงโซลาร์เซลล์ที่แปลงแสงแดดโดยตรงเป็นไฮโดรเจนโดยใช้ความชื้นในอากาศ ต้นแบบใช้ไอน้ำและแยกออกเป็นโมเลกุลของไฮโดรเจนและออกซิเจน หากขยายได้สำเร็จ เทคโนโลยีสามารถช่วยจัดการกับความท้าทายที่สำคัญที่ต้องเผชิญกับเศรษฐกิจไฮโดรเจน
ไฮโดรเจนไม่เหมือนเชื้อเพลิงฟอสซิล ไม่ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกหรือมลพิษทางอากาศเมื่อใช้ในรถยนต์หรืออาคารที่ใช้พลังงานเซลล์เชื้อเพลิง ทว่าไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดที่ผลิตในปัจจุบันนั้นผลิตขึ้นโดยใช้ anกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับก๊าซธรรมชาติ และในที่สุดสิ่งนี้ก็สูบปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศมากขึ้น
โรงงานจำนวนไม่มากแต่เติบโตขึ้นเรื่อยๆ กำลังผลิตไฮโดรเจน "สีเขียว" โดยใช้อิเล็กโทรลิซิส ซึ่งแยกโมเลกุลของน้ำโดยใช้ไฟฟ้า ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น ลมและแสงอาทิตย์ นักวิจัยคนอื่นๆ รวมถึงทีมในเบลเยียม กำลังพัฒนาเทคโนโลยีการแยกน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง สิ่งเหล่านี้ใช้ส่วนประกอบทางเคมีและชีวภาพในการแยกน้ำโดยตรงบนแผงโซลาร์เซลล์ โดยไม่จำเป็นต้องใช้โรงงานอิเล็กโทรลิซิสขนาดใหญ่และมีราคาแพง
“การหาวิธีสร้างไฮโดรเจนด้วยวิธีที่ง่ายกว่าหรือมีประสิทธิภาพมากกว่านี้อาจเป็นภารกิจของจอกศักดิ์สิทธิ์” . กล่าวจิม เฟนตัน, ใครกำกับ directศูนย์พลังงานแสงอาทิตย์ฟลอริดาที่มหาวิทยาลัย Central Florida
KU Leuvenตั้งอยู่ในวิทยาเขตอันเขียวขจีในแฟลนเดอร์ส ทางเหนือของเบลเยียมที่พูดภาษาดัตช์ เมื่อต้นเดือนนี้ ศาสตราจารย์Johan Martensและทีมงานของเขาที่ศูนย์เคมีพื้นผิวและการเร่งปฏิกิริยาประกาศว่าต้นแบบของพวกเขาสามารถผลิตไฮโดรเจนได้ 250 ลิตรต่อวันโดยเฉลี่ยตลอดทั้งปี ซึ่งพวกเขาอ้างว่าเป็นสถิติโลก ครอบครัวที่อาศัยอยู่ในบ้านเบลเยียมที่มีฉนวนหุ้มอย่างดีสามารถใช้แผงเหล่านี้ได้ประมาณ 20 แผงเพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานและความร้อนตลอดทั้งปี
แผงโซลาร์เซลล์มีความยาว 1.65 เมตร ซึ่งสูงพอๆ กับตู้เย็นในครัวหรือนักข่าวคนนี้ และมีกำลังขับประมาณ 210 วัตต์ ระบบสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับเป็นไฮโดรเจนได้ 15 เปอร์เซ็นต์ ทีมงานกล่าว นั่นเป็นการก้าวกระโดดที่สำคัญจากประสิทธิภาพ 0.1 เปอร์เซ็นต์ที่พวกเขาทำได้ครั้งแรกเมื่อ 10 ปีที่แล้ว (แยกจากกัน นักวิจัยนานาชาติปีที่แล้วกล่าวว่าพวกเขาประสบความสำเร็จประสิทธิภาพ 19 เปอร์เซ็นต์ในการผลิตไฮโดรเจนจากการแยกน้ำจากแสงอาทิตย์โดยตรง)
อย่างไรก็ตาม ห้องแล็บของ Martens นั้นไม่ค่อยใส่ใจกับเทคโนโลยีมากนักทอม บอสเซเรซนักวิจัยหลังปริญญาเอกปฏิเสธที่จะเปิดเผยรายละเอียดใด ๆ โดยอ้างถึงข้อกังวลด้านทรัพย์สินทางปัญญา เขากล่าวเพียงว่าห้องปฏิบัติการเชี่ยวชาญใน "ตัวเร่งปฏิกิริยา เมมเบรน และตัวดูดซับ"
“ด้วยความเชี่ยวชาญของเราในด้านนี้ เราสามารถพัฒนาระบบที่มีประสิทธิภาพมากในการดึงน้ำจากอากาศและแยกออกเป็นไฮโดรเจนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์” Bosserez เขียนในอีเมล เมื่อถามถึงความท้าทายด้านวิศวกรรมที่พวกเขาเผชิญในช่วงทศวรรษของการพัฒนา เขากล่าวว่า "ส่วนที่ยากที่สุดคือการนำน้ำออกจากอากาศ"
เอกสารทางวิชาการให้ข้อมูลกระจัดกระจายเกี่ยวกับเทคโนโลยี แม้ว่า Bosserez กล่าวว่างานวิจัยของพวกเขา "ไปไกลกว่าสิ่งที่เราเผยแพร่" ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ วิศวกรได้ศึกษาประสิทธิภาพของวัสดุที่หลากหลาย รวมทั้งมีรูพรุน หลายทางแยกเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนด้วย "ขนาดรูขุมขนในระดับไมโครเมตร";ตัวเร่งปฏิกิริยาฟิล์มบางทำจากแมงกานีส (III) ออกไซด์; และโพลี (ไวนิลแอลกอฮอล์)เมมเบรนแลกเปลี่ยนประจุลบเกี่ยวข้องกับสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบ
Martens กล่าวโดยทั่วไปว่าทีมของเขาใช้ “วัตถุดิบราคาถูก” แทนโลหะมีค่าและส่วนประกอบราคาแพงอื่นๆ “เราต้องการออกแบบบางสิ่งที่ยั่งยืนในราคาที่จับต้องได้ และนำไปใช้ได้ทุกที่”เขาบอก VRTเครือข่ายกระจายเสียงสาธารณะในประเทศเบลเยียม
นักวิจัยวางแผนที่จะทดสอบต้นแบบของพวกเขาในสนามที่บ้านในเมืองชนบทของ Oud-Heverlee ไฮโดรเจนจะถูกเก็บไว้ในถังแรงดันใต้ดินขนาดเล็กในช่วงฤดูร้อน แล้วสูบฉีดไปทั่วบ้านในฤดูหนาว ถ้าทุกอย่างเป็นไปตามแผน Martens กล่าวว่าทีมงานสามารถติดตั้ง 20 แผงที่บ้านหรือสร้างระบบพื้นที่ใกล้เคียงที่ใหญ่ขึ้นเพื่อให้ครอบครัวอื่น ๆ ใช้ไฮโดรเจน "สีเขียว"
Fenton จาก Florida Solar Energy Center กล่าวว่ายังเร็วเกินไปที่จะตัดสินว่าแผงโซลาร์ที่ผลิตด้วยไฮโดรเจนจะมีศักยภาพทางเศรษฐกิจหรือไม่ เทคโนโลยียังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสหรัฐอเมริกา เชื้อเพลิงที่ให้ความร้อนที่มีอยู่ เช่น ก๊าซธรรมชาตินั้นค่อนข้างถูก อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ประเทศต่างๆ ทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และในขณะที่ชุมชนจำนวนมากขึ้นติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานหมุนเวียนในท้องถิ่น เช่น พลังงานแสงอาทิตย์บนชั้นดาดฟ้า เขามองเห็นบทบาทที่เป็นไปได้สำหรับระบบไฮโดรเจนเหล่านี้
"หากแอปพลิเคชันนี้ใช้ได้ผล มันอาจจะยืมตัวมาผลิตไฮโดรเจนที่ฉันสามารถเก็บและใช้สำหรับทำความร้อนในบ้านของฉัน สำหรับทำอาหาร หรืออาจใช้ในรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงของฉัน" เฟนตันกล่าว “มันเป็นโอกาสแห่งอนาคต แต่ก็ยังเป็นสิ่งที่เราต้องเตรียมการ”
