В последнее время исследователи все чаще обращают внимание на возобновляемые источники энергии. При этом наибольший акцент в исследованиях делается на солнечную энергию, которая является первоосновой для прочих возобновляемых источников энергии, например, ветра и биомассы. Солнечная энергия достаточно легко трансформируется в тепловую или электрическую, однако ее проблематично хранить в больших объемах или транспортировать. Поэтому многие исследователи прилагают усилия к поиску возможностей трансформации солнечной энергии в биотопливо и использования электричества для производства водорода. При этом отмечается, что каждый дополнительный шаг трансформации энергии снижает конечную эффективность.
Ресурс Sciencemag опубликовал информацию о том, что группа исследователей разработала специальный реактор, способный использовать солнечную энергию для расщепления воды на водород и кислород. Такое устройство также способно трансформировать диоксид углерода в монооксид углерода и кислород. При этом системе не требуется использовать какие-либо специфические катализаторы. Для этих нужд используется церий — химический элемент, который достаточно часто встречается в природе. Кроме того, церий остается стабильным на протяжении нескольких сотен циклов работы устройства.
Сам реактор представляет собой камеру, в которую через линзы и слой прозрачного кварца проникает солнечный свет. Внутренняя поверхность камеры обладает отражающим свойством, таким образом, ее коэффициент поглощения солнечной энергии оставляет около 0,94. В результате, солнечная энергия трансформируется в тепловую. Температура увеличивается на 140 градусов Цельсия в минуту до отметки 1250 градусов Цельсия. Далее прирост температуры осуществляется менее существенными темпами, а стабилизация наступает при значении температуры от 1400 до 1600 градусов Цельсия. При такой температуре начинают происходить химические реакции в катализаторе — стержне из пористого диоксида церия. При этом диоксид церия теряет один из атомов кислорода. Освободившиеся атомы кислорода удаляются через поры при помощи инертного газа. Данная фаза цикла длится более одного часа, после чего температура в камере снижается до 900 градусов Цельсия и в нее вводятся дополнительные реагенты, например, пары воды. Далее катализатор извлекает из паров воды кислород и восстанавливается до первоначального диоксида церия, в результате чего происходит выделение чистого водорода. Данная фаза цикла длится менее 10 минут. Аналогичным образом осуществляется извлечение моноксида углерода из диоксида углерода. При этом для обеих реакций может использоваться одна камера. В дальнейшем, полученные химические элементы (монооксид углерода и водород) могут использоваться для производства метанола.
Метанол может быть применен в топливных элементах, для производства более сложных углеводородов. Также его можно легко транспортировать на большие расстояния. По заверениям разработчиков, созданная ими система является достаточно эффективной и может использоваться для создания промышленных объектов по производству метанола.