ケンブリッジ大学の装置は太陽エネルギーを使用することで、電気なしでもどんな開水面でも作動できる。
ケンブリッジのケム川で浮遊装置のテストが行われている。写真：ヴァージル・アンドレイ
ケンブリッジ大学の研究チームは、光合成に着想を得て、海水や汚染水から水素燃料と浄水を同時に生成できる太陽光発電装置を開発したと、ニューアトラス誌が11月14日に報じた。この装置はあらゆる開水域で稼働し、外部電源を必要としないため、遠隔地や資源が限られた場所に設置できる。この新しい研究は、Nature Water誌に掲載された。
光触媒水分解は太陽光を直接水素に変換しますが、通常はプラント建設のために精製水と土地、そして廃熱の発生を必要とします。ケンブリッジ大学の研究チームが開発した光触媒装置は、未処理の水を利用できるため、より持続可能なソリューションとなります。
研究チームは、紫外線を吸収する光触媒材料を、赤外線を吸収して水蒸気を発生させるナノ構造カーボンメッシュ上に配置しました。この水蒸気を光触媒材料が水素生成に利用します。撥水性に設計された多孔質カーボンメッシュは、光触媒材料が水に浮いて分離するのを助け、汚染物質による性能低下を防ぎます。さらに、この構造により、デバイスは太陽エネルギーをより効率的に利用できるようになります。
研究チームは、浮遊装置の上部に紫外線吸収剤の層を設け、水を分解して水素を生成した。太陽光スペクトルの残りの光は装置の底部に透過し、そこで水を蒸発させる。このプロセスは、植物体内を水が移動し、葉、茎、花などの部分から蒸発する蒸散を模倣している。
科学者たちは、ケンブリッジ中心部のケム川や製紙業界の濁った廃水など、様々な水源でこの装置を試験しました。人工海水では、装置は154時間後も当初の性能の80%を維持しました。研究チームによると、光触媒材料は水中の汚染物質から分離され、比較的乾燥した状態を保つため、装置は動作中に安定した状態を維持できるとのことです。
トゥー・タオ(ニュー・アトラスによる)
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