Ny type solcelle konverterer CO2 til brændstof
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ny type solcelle konverterer CO2 til brændstof

I cellen til venstre kan CO2 opfanges fra atmosfæren og omdannes til CO med energi fra sollys og brug af en ny katalysator. Illustration: University of Illinois at Chicago

En forskergruppe ved University of Illinois i Chicago har gennem flere år arbejdet med at finde metoder, der kan opfange CO2 fra luften og omdanne det til brændstof.

I en artikel i Science beskriver de en ny form for katalysator, der gør det muligt at fremstille en celle til dette formål, som er drevet af solenergi.

Processen minder om fotosyntese hos planter og lignende eksperimenter andre steder, hvor man arbejder med kunstige processer, der efterligner naturens metoder, men der er dog også markante forskelle.

Læs også: Kunstigt blad spalter vand med en cobolt-nikkel-katalysator

Alt andet end ædelmetaller

Det er velkendt, at ædelmetaller som guld og sølv kan bruges som katalysator i forbindelse med kemisk reduktion af CO2 til CO. I 2014 beskrev chicago-forskerne i en artikel i Nature Communications, at også molybdændisulfid (MoS2) kan bruges som katalysator ved denne proces.

CO kan efterfølgende omdannes til eksempelvis metanol (CH3OH), der kan bruges som energibærer i forbindelse med brændselsceller.

Forskerne har nu fremstillet en celle drevet af sollys, der med en katalysator bestående af nanoflager af wolframdiselenid (WSe2), er endnu bedre.

I en pressemeddelelse skriver forskerne, at den nye katalysator er 1000 gange hurtigere end katalysatorer baseret på ædelmetaller og 20 gange billigere.

Solcelle giver energi til kemisk proces

Forskerne har fremstillet en celle, der indeholder to triplejunction fotovoltaiske celler med et areal på 18 kvadratcentimeter med en effektivitet på 6 pct. til høste energi fra sollys.

Cellen indeholder wolframdiselenid og en ionisk væske (flydende salt i form af ethyl-methyl-imidazolium-tetraflouroborat blandet med vand) på katodesiden og cobaltoxid i en natriumfosfat-elektrolyt på anodesiden.

Når denne celle rammes af lys med en intensitet af 100 watt pr. kvadratmeter - svarende til den gennemsnitlige intensitet af solens lys ved Jordens overflade - dannes hydrogen og carbonmonoxid ved katoden, mens fri oxygen og hydrogenioner dannes ved anoden.

Hydrogenionerne diffunderer gennem en membran til katodesiden og medvirker til den kemiske reduktion af CO2.

Forskerne mener princippet på sigt kan anvendes både til større systemer som solcelleparker og til mindre systemer.

Projektet er støttet af National Science Foundation i USA, hvis programdirektør Robert McCabe gladeligt udtaler:

»Forskerne har kombineret mekanisk indsigt med smarte metoder inden for kemiteknik til at opnå et vigtigt fremskridt inden for katalyse i forbindelse med energikonvertering af stor betydning for miljøet.«

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Grov beregning:

En bil med et overfladeareal på 10 m^2 (2 x 5 meter).

6% virkningsgrad (optimistisk til ætanol virkningsgrad), (60W "ætanol"/1000W) per m^2 ved middag.

(6m^2) x (60W/m^2)= 360W

(Fx burde der kunne mellem kl. 10-14 en solskinsdag fås ca. 0,36W x (4 timer) = 1,44 kWt.)

1,44 kWt x 3,6MJ/kWt ca.= 5,2 MJ

Liter ætanol: (5,2 MJ) / (18MJ/liter) ca.= 0,29 liter ætanol

  • 1
  • 7

Hej Glenn,

Din beregning er sjov, men mon ikke man skal se perspektivet lidt længere frem..

  1. Effektiviteten kommer til at stige væsentligt - jvf. første solceller/vindmøller og hvad de kan i dag! - kunne være interessant at vide om der er en "teoretisk grænse"...

  2. Det er mere tænkeligt at man belægger sit tag med dem, og fylder biltanken op derhjemme, så taler vi om for eksempel 150 m2, altså 25 X din beregning ~= 7.5 liter (og hvis effektiviteten bliver fordoblet.. så er det 15 liter om dagen, og så kan man selv fylde på...)

  3. I sydligere lande er der langt flere soltimer (specielt med tracker), forestil dig at man plastrede dele af Sahara til med den slags paneler.. ren brændstofproduktion, og når supertankere kan komme fra Saudi A., så kan de vel også komme fra NordAfrika...

  4. At dette er et ret godt alternativ til batterier i off grid systems.... for det koster stort set ikke noget at lagre, og kan lave el via en generator hurtigt og nemt i nattetimerne, og så bliver et typisk parcelhus mere eller mindre selvforsynende med el og brændstof til bilen...

  5. Lande med manglende Elnet... vil kunne gøre landsbyer totalt selvfosynende med el og brændstof...

d.

  • 9
  • 3

Hej Karsten...

Ja indrømmet, jeg bor sydpå, med > 8 soltimer/dage og mange flade tag (med potentiel tracking) eller skrå tag til een side, så i DK er det jo muligt det bliver lidt mindre...

  • 1
  • 0

Hvis man trækker CO2 ud af atmosfæren og indbygger det i et brændsel, for derefter at brænde det af igen, har man en CO2-neutral proces.

Men hvis man lagrer strøm fra solceller i et batteri og kører på dette batteri, er det også en CO2-neutral proces.

Med gode batterier kan man vel minimere energitabet fra solcelle til motor til 1/4 eller en 1/3.

Omdannelse af solcellens producerede energi til brændstof, der næppe omdannes til mekanisk energi med højere virkningsgrad i en almindelig motor end 25%, giver samlet set en langt ringere virkningsgrad end ved eldrevne køretøjer.

  • 4
  • 0

"Når denne celle rammes af lys med en intensitet af 100 watt pr. kvadratmeter - svarende til den gennemsnitlige intensitet af solens lys ved Jordens overflade -"

Hvor befinder man sig? Medregner man 0W hele natten i gennemsnittet?

Under optimum conditions, one can achieve fluxes as high as 2000 Watts per sq. meter

In the Winter, for a location at 40 degrees latitude, the sun is lower in the sky and the average flux received is about 300 Watts per sq. meter.

Men hvorfor er gennemsnittet relevant? Det som er relevant er vel de W/m2, som skal til for at processen går igang?

  • Og det er måske det, som der menes med den sætning?
  • 2
  • 0

Omdannelse af solcellens producerede energi til brændstof, der næppe omdannes til mekanisk energi med højere virkningsgrad i en almindelig motor end 25%, giver samlet set en langt ringere virkningsgrad end ved eldrevne køretøjer.


Ja, men lagringen af det producerede brændstof vil sikkert koste langt under 25% af lagringsprisen for el. Så hvis begrænsningen for udnyttelse af solenergi sættes af lagringsomkostninger snarere end produktionsomkostninger, kan der stadig være fornuft i det.

  • 6
  • 0

Enig med Allan,

Og så er der den incentive at det vil kunne betale sig for private/grundejere at investere i det, fordi de både får el (inkl. backup til timer uden sol), man kan bruge det til at varme huset, OG brændstof til bilen... og i en sådan situation, hvor man ikke er afhænig af offentlige incentives der pludselig kan ændres sig og kan være begrænsede, så er det en faktor der kan få det udbredt meget hurtigt.

Her sydpå, er solvarmere til vand noget man ser på næsten hvert tag, uden statstilskud, det kan simpelthen betale sig! Og det er vel der vi skal hen for at få CO2 forbruget ned.
Det skal slutligt kunne betale sig at bruge det....

  • 5
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten