Um die verschiedenen Herausforderungen zu bewältigen, die die Energiekrise mit sich bringt, erforschen Wissenschaftler innovative Wege zur Nutzung erneuerbarer Energiequellen, um die Entwicklung lebenswichtiger Ressourcen voranzutreiben, die für das Überleben der Menschheit in den kommenden Jahren erforderlich sind.
Zu diesem Zweck haben Forscher ein schwimmendes, solarbetriebenes Gerät erfunden, das verschmutztes Wasser oder Meerwasser überall auf der Welt in Wasserstofftreibstoff und sauberes Wasser umwandeln kann. Ein Werkzeug von großem Interesse, auch weil es nicht zur Besetzung von Ackerland führt.
Kochen mit grünem Wasserstoff, der günstig aus Wasser gewonnen wird, könnte die Lebensqualität der ärmsten Bevölkerungsgruppen verbessern, die heute zum täglichen Kochen heimische umweltschädliche Brennstoffe verwenden. Darüber hinaus haben 1,8 Milliarden Menschen weltweit weiterhin keinen Zugang zu Trinkwasser zu Hause, und diese Brennerei würde ihr Leben erheblich verbessern.
Die von einem Team der Universität Cambridge entwickelte Technologie könnte in ressourcenbeschränkten oder netzunabhängigen Gebieten von entscheidender Bedeutung sein, da sie mit jeder offenen Wasserversorgung funktioniert und keinen externen Strom benötigt. Das Gerät produziert nachweislich sauberes Wasser aus stark verunreinigtem Wasser, Salzwasser und sogar dem Fluss Cam im Zentrum von Cambridge.
Einzelheiten zur Arbeit des Teams wurden in der Zeitschrift Nature Water veröffentlicht.
Inspiration für die Photosynthese
Das Team ließ sich für das Projekt von der Photosynthese inspirieren, dem Prozess, bei dem Pflanzen Sonnenlicht in Nahrung umwandeln. Doch im Gegensatz zu früheren Versionen des „künstlichen Blattes“, das grünen Wasserstoff aus reinen Wasserquellen erzeugen konnte, kann dieses neue Gerät sauberes Trinkwasser aus verunreinigten oder salzigen Quellen erzeugen.
Das Problem, mit dem sich die Wissenschaftler konfrontiert sahen, bestand darin, dass die Herstellung von Wasserstoff aus Wasser normalerweise vollkommen reines Wasser erfordert und daher zwei verschiedene Prozesse hätten durchgeführt werden müssen: Zuerst das Wasser reinigen und dann Wasserstoff erzeugen, was sehr komplex ist nur ein Werkzeug. „Die solarbetriebene Wasserspaltung, bei der Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden, muss mit völlig reinem Wasser beginnen, da jede Verunreinigung den Katalysator vergiften oder unerwünschte chemische Nebenreaktionen verursachen kann“, Dr. Chanon Pornrungroj von Cambridge sagte Yusuf Hamied vom Department of Chemistry in einer Erklärung.
Bei dieser Herausforderung entwickelten Wissenschaftler eine innovative Technik, bei der ein Photokatalysator auf einem nanostrukturierten Kohlenstoffnetz platziert wird, das Licht und Wärme hervorragend absorbiert und den Wasserdampf erzeugt, den der Photokatalysator zur Erzeugung von Wasserstoff benötigt. Das wasserabweisende poröse Kohlenstoffnetz ermöglicht es dem Photokatalysator, zu schwimmen und sich vom darunter liegenden Wasser fernzuhalten, wo Schadstoffe seinen Betrieb beeinträchtigen könnten. Hier ist ein Bild davon, wie das Fahrzeug funktioniert.
Ein vielseitiges Gerät
Die neue Technologie ermöglicht auch eine bessere Nutzung der Sonnenenergie. „Der durch Licht angetriebene Prozess der Herstellung von Solarkraftstoffen nutzt nur einen kleinen Teil des Sonnenspektrums, der ungenutzt bleibt“, sagte Mohamad Annuar, ein Forscher auf diesem Gebiet der Solarenergie. 'Solarenergie, in einer Erklärung.
Die Forscher brachten eine weiße, UV-absorbierende Beschichtung auf das schwimmende Gerät, um durch Wasserspaltung Wasserstoff zu erzeugen. Der Rest des Sonnenspektrums wird auf die Unterseite des Geräts übertragen, wo es das Wasser verdampft. Die Forscher sagen, dass sie auf diese Weise das Licht stärker nutzen, da es den Dampf für die Wasserstoffsynthese erhält und der Rest Wasserdampf ist und so ein echtes Blatt simuliert.
Das Team sagt, dass dieser Artikel ein einfaches Design hat, das mit nur wenigen Schritten verfeinert werden kann und gut mit Wasser aus einer Vielzahl von Quellen funktioniert . Dies könnte dazu beitragen, globale Energie- und Wasserprobleme zu lindern, indem sowohl Treibstoff als auch sauberes Wasser bereitgestellt werden. Stellen Sie sich vor, welche Auswirkungen es auf Gemeinden haben könnte, die nicht über Frischwasser und Energiequellen verfügen, und welche Auswirkungen es auf die landwirtschaftliche Produktion in benachteiligten Gebieten haben könnte.
„Es ist sehr schadstofftolerant und die schwimmende Konstruktion ermöglicht es dem Substrat, auch in sehr trübem oder schlammigem Wasser zu wirken. Es ist ein äußerst vielseitiges System“, sagte Pornrungroj.
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Der Artikel Oxford-Wissenschaftler entwickeln ein revolutionäres schwimmendes Gerät, das Frischwasser und Wasserstoff produziert, stammt aus Economic Scenarios .
Dies ist eine Übersetzung eines Artikels, der am Mon, 13 Nov 2023 17:46:52 +0000 im italienischen Blog Scenari Economici unter der URL https://scenarieconomici.it/scienziati-di-oxford-mettono-a-punto-rivoluzionario-dispositivo-galleggiante-che-produce-acqua-dolce-e-idrogeno/ veröffentlicht wurde.