Международная группа учёных построила и испытала прототип аппарата, способного без промежуточных этапов обращать энергию Солнца в горючее. Для питания машине нужны свет, углекислый газ и вода.

В основе устройства лежит цилиндр из пористого диоксида церия, окружённый мощной теплоизоляцией. С торца этой камеры устроено небольшое отверстие, прикрытое жаростойким стеклом. Через него на стенки цилиндра направляется концентрированный солнечный свет.

В результате нагрева диоксида церия до 1420–1640 °C он освобождается от кислорода, который уходит из камеры вместе с «промывочным» газом. Это первая фаза полного цикла. Во второй фазе нагрев прекращается, а к остывающему церию подаются углекислый газ и вода. Церий отнимает у них кислород, производя монооксид углерода и водород.

Последний может использоваться в чистом виде как горючее для топливных элементов. Но, кроме того, смесь H₂ и CO (синтез-газ) сама является топливом, а ещё — сырьём для синтеза различных жидких углеводородов.

Рис. 1. Схема реактора. Его создатели отмечают, что уже сейчас по производительности устройство значительно обходит другие демонстрационные аппараты, в которых происходят термохимическое или фотокаталитическое разложение углекислого газа и воды (иллюстрация с сайта greencarcongress.com).

Авторы этого устройства — учёные 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, показав, что система генерирует стабильный поток горючего.

Правда, КПД всего процесса (соотношение энергии, упакованной в горючее, и энергии солнечных лучей) составил всего 0,7–0,8%. Но авторы «солнечного реактора» уверены, что ограничение носит не фундаментальный, а чисто конструктивный характер.

Если уменьшить потери тепла через стенки (нарастив изоляцию), а ещё сократить размер входного отверстия (для снижения доли лучей, уходящих обратно), КПД устройства можно поднять до 16–19%, утверждает швейцарско-американская команда.

Результаты исследований опубликованы в статье:

William C. Chueh, Christoph Falter, Mandy Abbott, Danien Scipio, Philipp Furler, Sossina M. Haile, and Aldo Steinfeld High-Flux Solar-Driven Thermochemical Dissociation of CO2 and H2O Using Nonstoichiometric Ceria. – Science. – 24 December 2010: Vol. 330 no. 6012 pp. 1797–1801; DOI: 10.1126/science.1197834.