Исследователи из Калифорнийского технологического института (Калтех) разработали фототермокаталитический реактор, способный преобразовывать солнечное тепло в компоненты для производства реактивного топлива. Описание технологии опубликовано в журнале Device.
Установка использует солнечный свет как единственный источник энергии для запуска химических реакций, необходимых для синтеза топлива с нулевым углеродным следом. В основе конструкции — спектрально-селективный солнечный поглотитель, который позволяет максимально эффективно преобразовывать свет в тепло.
Схема, иллюстрирующая работу фототермокаталитического реактора с интегрированным селективным солнечным поглотителем. Изображение: Su et al., Device/Caltech
Ключевой элемент системы — многослойное покрытие из кремния, германия и золота на серебряной подложке. Такое решение позволяет устройству достигать температуры до 249 °C и сохранять эффективность без необходимости в системах слежения за солнцем.
Подход команды отличается от других технологий тем, что позволяет реализовать полный цикл синтеза: от получения этилена из углекислого газа и воды до преобразования его в углеводородные соединения, подходящие для реактивного топлива. При этом не требуется электричество или ископаемое топливо — весь процесс питается исключительно солнечной энергией.
Это устройство показывает, что обильную солнечную энергию можно использовать для непосредственного управления каталитическими процессами, которые обычно требуют внешней энергии.
Гарри Этуотер, руководитель проекта
Фототермокаталитический реактор представлен (вверху) с этиленом на входе и жидким топливом на выходе. Изображение: Su et al., Device/Caltech
Разработка особенно актуальна для авиационной отрасли, где переход к безуглеродным источникам энергии является одной из самых сложных задач. Модульная конструкция реактора использует технологии, аналогичные производству кремниевых солнечных панелей, что открывает перспективы для масштабирования.
Хотя в текущем эксперименте использовался этилен, полученный из ископаемого топлива, исследователи из лаборатории LiSA уже продемонстрировали промежуточный этап, в котором этилен синтезируется из углекислого газа, воды и солнечного света. Это открывает путь к созданию полностью замкнутого и экологически чистого цикла производства авиационного топлива.
