Química Solar

Com a ajuda da energia solar , reações químicas podem ser postas em movimento. Estas podem ser reações fotoquímicas ou térmicas solares.

Desintoxicação fotoquímica

Visto que a luz do sol não tem raios UV suficientes para desinfetar águas residuais ou gases de exaustão, um catalisador adequado também deve ser usado. A União Europeia financia projetos de investigação que visam o desenvolvimento desses fotocatalisadores. O objetivo é gerar oxigênio singlete, que é um estado de alta energia e vida curta da molécula de O ₂ . Nesse estado, o oxigênio é um poderoso agente oxidante .

Produção solar térmica de hidrogênio

Na produção de hidrogênio térmico solar, tentativas são feitas para produzir hidrogênio para uma possível economia futura de hidrogênio usando energia solar. O foco não está apenas no uso de hidrogênio, mas também no processamento posterior em metanol . Em princípio, os processos podem ser realizados com ou sem adição de combustíveis fósseis. Existem, portanto, maneiras diferentes, todas as quais ainda não estão prontas para o mercado e em comparação com a produção de hidrogênio z. B. de gás natural por meio de reforma a vapor são muito mais caros.

Termólise solar

Em instalações de teste, foi possível dividir a água (H ₂ O) diretamente em hidrogênio (H ₂ ) e oxigênio (O ₂ ). Como as temperaturas são necessárias para a separação direta da água , a chamada termólise solar, que ainda não pode ser gerada com sistemas solares térmicos ou cujo manuseio é difícil de controlar devido à carga sobre o material e a separação dos dois gases do produto, não é fácil , os termoquímicos são freqüentemente usados . Processos circulares .

Processos do ciclo termoquímico

Nesse processo, um óxido de metal é aquecido em um reator que é aquecido diretamente por irradiação concentrada, separando o oxigênio. A reação é:

${\ displaystyle \ mathrm {M_ {x} O_ {y} \ longrightarrow x \ M + {\ frac {y} {2}} \ O_ {2}}}$

Se o metal reduzido for desviado e o vapor de água for fornecido , ele oxida e quebra o oxigênio do vapor de água e o hidrogênio desejado pode ser capturado. Os pares Zn / ZnO e Fe ₃ O ₄ / FeO são preferidos para este processo . Com este método, eficiências de processo de até 40 por cento são teoricamente possíveis.

Melhoria de combustível

A terceira aplicação importante é a atualização de combustível, onde os combustíveis fósseis convencionais , como carvão , metano e subprodutos da refinaria de petróleo , bem como biomassa, são processados ​​em hidrogênio de alta qualidade. O craqueamento térmico é ideal para:

${\ displaystyle \ mathrm {C_ {x} H_ {y} \ longrightarrow x \ C + {\ frac {y} {2}} \ H_ {2}}}$

Essas reações são altamente endotérmicas . O carbono remanescente não é liberado para o meio ambiente na forma de dióxido de carbono . Aplicada ao metano, no entanto, essa reação resulta em uma produção de eletricidade menor do que se o metano fosse queimado diretamente em uma usina de ciclo combinado .

O segundo método é a reforma a vapor solar .

${\ displaystyle \ mathrm {C_ {x} H_ {y} + x \ H_ {2} O \ longrightarrow x \ CO + ({\ frac {y} {2}} + x) \ H_ {2}}}$

Se o carvão for escolhido como matéria-prima , fala-se de gaseificação solar . Essas reações também são fortemente endotérmicas. Porém, o calor necessário não é gerado pela queima de parte do combustível, como de costume , mas pelo calor solar. Por exemplo, 48% de todo o hidrogênio hoje é feito de metano. Cerca de 30% do metano deve ser queimado para conduzir a reação endotérmica. Devido ao vapor de reformação energia solar não é um CO ₂ produzido hidrogénio -neutral, mas o CO ₂ reduz de forma significativa as emissões.

Links da web

• Luz solar para reações químicas
• Instituto Paul Scherrer
• Termoquímica Solar
• Artigo de Vistaverde sobre química solar no DLR (veja abaixo)
• Instituto de Pesquisa Solar do Centro Aeroespacial Alemão (DLR)

literatura

• Manfred Becker, Karl-Heinz Funken (ed.): Solar chemical technology. Colóquio de química solar 12 e 13 de junho de 1989 em Relatórios e avaliações da Conferência Cologne-Porz . fita 1 : Noções básicas de química solar . Springer, Berlin / Heidelberg 1989, ISBN 978-3-540-51336-0 . 
• Manfred Becker, Karl-Heinz Funken (ed.): Solar chemical technology. Colóquio de química solar 12 e 13 de junho de 1989 em Colônia-Porz. Relatórios e avaliações da conferência . fita 2 : Desintoxicação solar de resíduos problemáticos . Springer, Berlin / Heidelberg 1989, ISBN 978-3-642-83842-2 , doi : 10.1007 / 978-3-642-83842-2 .