Як сонячні панелі стали джерелом водню?
Вчені змогли використати кремній зі старих сонячних панелей для виробництва чистого водню. Це відкриття робить отримання цього пального економічно вигідним, а відходи від батарей ефективно утилізуються.
Аміак давно вважається одним із найперспективніших джерел водню. Проте його вилучення вимагало високих температур і складних систем очищення. Технологія, розроблена в Ульсанському національному інституті науки і технологій (UNIST), вирішує ці проблеми.
Яка технологія використовується для виробництва водню?
Експерти застосували так званий процес кульового подрібнення. У герметичний контейнер (кульовий млин) поміщають газоподібний аміак, дрібно подрібнений кремній і невеликі керамічні або сталеві кульки. Контейнер інтенсивно струшують. Механічні удари і тертя активують кремній, який за температури близько 50°C починає швидко розкладати аміак, вивільняючи водень (H₂).
Під час реакції також утворюється азот, але, на відміну від водню, він не виходить назовні, а одразу взаємодіє з кремнієм, утворюючи нітрид кремнію. В результаті на виході виходить 100% чистий водень, який не потребує додаткового очищення.
Які переваги нової технології?
Примітно, що для цього процесу ідеально підходить кремній, витягнутий із сонячних панелей, що відслужили свій термін. Тести показали, що ефективність і чистота водню під час використання вторинної сировини не поступаються результатам із комерційним кремнієвим порошком.
Побічний продукт реакції — нітрид кремнію (Si₃N₄) — виявився цінним матеріалом для акумуляторів. Літій-іонні батареї з анодом з цього матеріалу показали високу ємність і зберегли понад 80% своєї продуктивності після 1000 циклів перезарядки.
Згідно з економічним аналізом, якщо враховувати дохід від продажу нітриду кремнію, отриманого з відходів сонячних панелей, то вартість виробництва водню стає негативною (-$7,14 за кг).
Це відкриття — яскравий приклад економіки замкнутого циклу, де викинуті матеріали однієї індустрії (старі сонячні панелі) стають цінною сировиною для двох інших галузей — водневої енергетики та виробництва акумуляторів. Враховуючи, що до 2050 року у світі накопичиться понад 80 мільйонів тонн відходів від сонячних панелей, технологія має величезний потенціал.
