Čistí vzduch a vyrábí energii

I malá inovace může mít velký význam pro čistý vzduch. V Belgii na universitě vymysleli zařízení, které využívá sluneční záření k čištění vzduchu a produkci vodíku. Ten se může střádat a použít jako zdroj energie.

"Spojili jsme oba procesy do jediného přístroje," říká Sammy Verbruggen, profesor biologických věd na univerzitě v Antwerpách. Verbruggen pracuje se dvěma vědeckými týmy již několik let na obou úkolech. Na univerzitě v Antwerpách zkoumali různé cesty využití světla a nanomateriálů k čištění vzduchu. Na univerzitě v Leuven pracovali na palivovém článku s membránou, která může vyrábět plynný vodík z vody. Oba týmy spojily své zkušenosti a výsledky a vytvořily zařízení, které umí obojí zároveň.

Syndrom nemocných budov

V případě čištění vzduchu se zaměřili na těkavé organické sloučeniny, což jsou malé molekuly uvolňující se z chemikálií používaných např. v čalounictví, z koberců, kopírovacích strojů, čisticích prostředků v domácnosti apod. Ve vyšších koncentracích mohou lidem způsobovat bolesti hlavy, dráždění očí, závratě, nevolnosti i astmatické záchvaty. Těkavé organické sloučeniny se vyskytují v uzavřených budovách, málo větraných prostorech, v bytech a v továrnách vyrábějících čalounění nebo barviva. Symptomy mají dokonce už i svůj název "syndrom nemocných budov".

Jednoduché zařízení pracuje díky světlu

Prototypovým zařízením je čtvercová buňka s aktivní oblastí přibližně 1 × 1 cm. Obsahuje dvě komůrky oddělené membránou ze speciálního nanomateriálu. Znečistěný vzduch přichází dovnitř jednou stranou. Vstupním okénkem proniká dovnitř sluneční světlo. Membrána obsahuje světlem aktivovatelný katalyzátor, na němž se rozloží malé organické molekuly obsažené ve vstupujícím vzduchu. Během procesu se uvolní protony, projdou membránou a shromažďují se na druhé straně. Zde je platinový katalyzátor přemění na vodík. Dříve se podobná membrána používala k extrakci vodíku z vody. "Zjistili jsme, že to jde i se vzduchem, možná dokonce i s větší účinností," říká Verbruggen. Vyčištěný vzduch odchází druhou stranou ven.

Vylepšování nikdy nekončí

Verbruggen a jeho kolegové vyzkoušeli funkci přístroje na různých organických sloučeninách, mj. na metanu, etanu, acetaldehydu či kyselině octové. "Můžete čistit přímo proud odpadního vzduchu z výroby např. barev, a tak pomoci průmyslu nejen splnit hygienické požadavky, ale ještě získat energii ve formě vodíku, který se pak může použít energeticky třeba v témže průmyslovém závodě." řekl Verbruggen. V prototypovém zařízení využívá membrána ultrafialovou složku slunečního záření, což je pouze 4 - 5 % slunečního spektra. Vědci zkoušejí nové materiály na membránu a pracují na tom, aby se účinná oblast spektra dala rozšířit na 40 - 50 %, což by samozřejmě zvýšilo celkovou účinnost. "Chceme něco udělat pro životní prostředí, to je pro nás hnací síla," říká Verbruggen. "Za největší úspěch považujeme, že se nám podařilo spojit dva procesy v jeden bez spotřeby další energie. Stačí jen prosté sluneční záření." Tým nyní pracuje na zvětšení účinné plochy zařízení na několik čtverečních centimetrů a přiblížení se tak skutečným průmyslovým aplikacím.

Sammy Verbruggen

Sammy Verbruggen je mladý vědec, bakalářský titul získal v oboru biologického inženýrství a chemie v roce 2008 na univerzitě v Antwerpách, magisterský titul v oboru katalytické technologie v roce 2010 na univerzitě v Leuven a společný doktorský titul v roce 2014. V současné době pracuje jako postdoktorand na tématu fotometalické (plazmonové) fotokatalýzy pro aplikace v oblasti životního prostředí a energetiky. Hlavním cílem výzkumu je zvýšit fotokatalytickou aktivitu polovodičů z kovových oxidů. Jednou z primárních strategií je povrchová modifikace s plazmonovými nanostrukturami. (Plazmon je kvantum podélných oscilací elektronového plynu v pevných látkách (Wikipedia)).

Zdroj: https://nieuws.kuleuven.be/en/content/2017/new-technology-generates-power-from-polluted-air