211service.com
Kunstmatige fotosynthese-inspanning schiet wortel
Terwijl een debat woedt over de rol van de overheid bij het financieren van energie-innovatie, aangewakkerd door spraakmakende mislukkingen van door de overheid gesteunde bedrijven zoals Solyndra en A123 Systems, is er stilletjes een minder controversiële federale investeringsstrategie voor schone technologie voortgekomen, die tweeledige steun kreeg. Zogenaamde innovatiehubs, multidisciplinaire onderzoekscentra die bedoeld zijn om de legendarische Bell Laboratories na te bootsen door wetenschappelijk onderzoek te combineren met toegepaste technologie, zijn erin geslaagd om doorlopende overheidsfinanciering te krijgen, zelfs terwijl het Congres werkt om de algemene federale begroting te verlagen.
Kunstmatig blad: Dit prototype van het Joint Centre for Artificial Photosynthesis Innovation Hub gebruikt energie uit zonlicht om waterstof uit water te isoleren.
Twee jaar na de eerste financiering zegt een van de huidige hubs - een op Caltech gebaseerde inspanning gericht op het gebruik van zonlicht om vloeibare brandstoffen te maken - aanzienlijke vooruitgang te hebben geboekt in de richting van apparaten die zonlicht en water omzetten in waterstof en zuurstof die kunnen worden gebruikt om een auto of het opwekken van elektriciteit op aanvraag. Uiteindelijk hopen de onderzoekers de waterstof te combineren met koolstof uit koolstofdioxide om vloeibare brandstoffen te maken die vergelijkbaar zijn met benzine of diesel.
Onderzoekers zijn al tientallen jaren bezig met wat bekend staat als kunstmatige fotosynthese. De vooruitgang is traag en het proces economisch op grote schaal maken blijft een schijnbaar verre doel. De nieuwe innovatiehub, die in vijf jaar $ 122 miljoen moet ontvangen, is van plan dit onderzoek te versnellen door een groot aantal experts op verschillende gebieden samen te brengen, waaronder katalyse, optica en membraantechnologie.
Om de ontdekking van materialen te versnellen, hebben onderzoekers van de Caltech-hub, die samenwerken met onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Lab en meer dan 20 andere onderzoekscentra, een inkjetprintproces ontwikkeld dat miljoenen enigszins verschillende variaties op veelbelovende katalysatoren kan produceren. Elk monster is zo klein als een pixel op een scherm. Ze ontwikkelen ook apparatuur die snel de activiteit van elke katalysator kan testen. Het zal de ontdekkingssnelheid van elektrokatalysatoren en fotokatalysatoren drastisch versnellen van een paar kandidaten per jaar tot enkele om de paar milliseconden, waarbij duizenden tot miljoenen per dag worden geproduceerd, zegt Nate Lewis, hubdirecteur bij het Joint Center for Artificial Photosynthesis.
Tegelijkertijd heeft de hub geavanceerde 3D-printers geïnstalleerd die prototype-apparaten kunnen maken om de lichtabsorberende materialen en katalysatoren te huisvesten, water ernaar toe te voeren en waterstof en zuurstof te scheiden en op te vangen. Tot nu toe hebben onderzoekers twee van dergelijke prototypes gebouwd die brandstof kunnen produceren uit zonlicht, maar nog niet economisch. Het plan is om minstens vier of vijf verschillende versies van de apparaten te hebben, elk met verschillende sterke en zwakke punten. De onderzoekers willen meerdere versies omdat ze niet kunnen voorspellen waar de volgende materiaalopmars zal zijn.
Het idee om nieuwe energietechnologieën te ontwikkelen op innovatiehubs is heel anders dan de aanpak om bedrijven te helpen hun productie op te schalen door middel van subsidies of leninggaranties, zoals het Amerikaanse ministerie van Energie deed in het geval van A123 en Solyndra. Het is ook heel anders dan het financieren van onderzoeksprojecten in het ARPA-E-programma, waarvan het doel is om een specifieke vooruitgang te boeken in een laboratorium of een bedrijf, zoals de ontdekking van een veelbelovend nieuw materiaal, en het potentieel ervan binnen drie jaar aan te tonen - voor bijvoorbeeld door met dat materiaal een werkende batterij te bouwen.
De innovatiehubs brengen onderzoekers uit veel verschillende groepen samen om zich te concentreren op het maken van doorbraken op al lang bestaande problemen. Ze werken op veel verschillende niveaus en doen van alles, van het ontdekken van nieuwe materialen en het zorgvuldig bestuderen van hoe ze werken tot het ontwerpen en bouwen van apparaten die deze materialen kunnen gebruiken. Terwijl ARPA-E individuele projecten een paar miljoen dollar toekent, is het de bedoeling dat elke hub in vijf jaar meer dan honderd miljoen dollar ontvangt als erkenning voor de grotere schaal van de problemen die ze aanpakken.
Tot nu toe zijn vijf innovatiehubs gefinancierd, maar financiering voor hun looptijd van vijf jaar is niet gegarandeerd. Het geld moet elk jaar worden toegewezen en het budget voor volgend jaar is niet rond. Hoewel de relevante commissies van het Huis en de Senaat de voortzetting van de financiering voor alle vijf ondersteunen, staat het Congres onder toenemende druk om plaatsen te vinden om te bezuinigen.