Известные сейчас солнечные элементы более-менее хорошо справляются с преобразованием солнечной энергии в электрическую. А вот для производства топлива пока не было коммерчески работающих устройств. Дабы заполнить этот пробел международной группой ученых был создан прототип солнечного реактора, который позволяет преобразовывать свет, углекислый газ и воду в топливо.
Ядром устройства является специальный цилиндр из диоксида церия, покрытый мощной теплоизоляцией. На одном из торцов этой камеры расположено жаростойкое стекло, через которое внутрь реактора направляются солнечные лучи.
После того, как под действием лучистой энергии диоксид церия нагревается до 1420-1640 °C, он отдает кислород, который “вымывается” из камеры “промывочным газом”. Таким образом завершается первая фаза цикла. После этого начинается вторая фаза, при которой прекращается подача лучистой энергии, а к остывающему церию подается углекислый газ и вода. Церий возвращает себе кислород, а в камере при этом образуется моноксид углерода и водород.
Полученный водород можно использовать в качестве топлива для топливных элементов. Кроме всего прочего, саму смесь H2 и CO (так называемый синтез-газ) можно использовать в качестве топлива или в качестве сырья для производства углеводородов.
Для доказательства того, что система работает и может быть использована при коммерческой эксплуатации, разработчики устройства: ученый из Калифорнийского технологического института (Caltech), Федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zürich) и института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institut) - провели более 500 циклов рабочего процесса, доказав что система генерирует горючее.
Единственное “но” - в данных опытах КПД преобразования составил всего 0,7-0,8% (отношение энергии полученного топлива к энергии солнечных лучей). Однако, авторы исследований заверяют, что такой низкий КПД обусловлен чисто техническими моментами, и принципиально возможно довести КПД до 16-19%. Для этого необходимо уменьшить потери тепла через боковые стенки (улучшить теплоизоляцию) и сделать входное отверстие меньше.