211service.com
Ansträngning för konstgjord fotosyntes tar rot
Medan en debatt rasar om regeringens roll när det gäller att finansiera energiinnovation, utlöst av högprofilerade misslyckanden hos regeringsstödda företag som Solyndra och A123 Systems, har en mindre kontroversiell federal clean-tech investeringsstrategi tystlåtit nynnat på och fått tvåpartistöd. Så kallade innovationshubbar, multidisciplinära forskningscentra som är avsedda att efterlikna de legendariska Bell Laboratories genom att kombinera vetenskaplig forskning med tillämpad teknologi, har lyckats få fortsatt statlig finansiering även när kongressen arbetar för att skära ned den totala federala budgeten.
Konstgjorda blad: Denna prototyp från Joint Center for Artificial Photosynthesis Innovation Hub använder energi från solljus för att isolera väte från vatten.
Två år efter att först ha fått finansiering säger en av de nuvarande knutpunkterna - en Caltech-baserad insats fokuserad på att använda solljus för att göra flytande bränslen - att det har gjort betydande framsteg mot enheter som omvandlar solljus och vatten till väte och syre som kan användas för att driva en bil eller generera el på begäran. Så småningom hoppas forskarna kunna kombinera vätgas med kol från koldioxid för att göra flytande bränslen som liknar bensin eller diesel.
Forskare har bedrivit vad som kallas artificiell fotosyntes i decennier. Framstegen har gått långsamt och att göra processen ekonomisk i stor skala är fortfarande ett till synes avlägset mål. Den nya innovationshubben, som är tänkt att ta emot 122 miljoner dollar under fem år, planerar att skynda på denna forskning genom att samla ett stort antal experter inom olika områden, inklusive katalys, optik och membranteknologi.
För att påskynda materialupptäckten har forskare vid Caltech-navet, som samarbetar med forskare vid Lawrence Berkeley National Lab och mer än 20 andra forskningscentra, utvecklat en bläckstråleutskriftsprocess som kan ta fram miljontals lite olika varianter av lovande katalysatorer. Varje prov är så litet som en pixel på en skärm. De utvecklar också utrustning som snabbt kan testa aktiviteten hos varje katalysator. Det kommer dramatiskt att accelerera hastigheten för upptäckt av elektrokatalysatorer och fotokatalysatorer från några få kandidater per år till några med några millisekunder, vilket producerar tusentals till miljoner per dag, säger Nate Lewis, navdirektör vid Joint Center for Artificial Photosynthesis.
Samtidigt har navet installerat avancerade 3-D-skrivare som kan göra prototypenheter för att hysa ljusabsorberande material och katalysatorer, mata vatten till dem och separera och samla upp väte och syre. Hittills har forskare byggt två sådana prototyper som kan producera bränsle från solljus - men ännu inte ekonomiskt. Planen är att ha minst fyra eller fem olika versioner av enheterna, var och en med olika styrkor och svagheter. Forskarna vill ha flera versioner eftersom de inte kan förutsäga var nästa materialframsteg kommer att vara.
Tanken på att utveckla ny energiteknik vid innovationshubbar skiljer sig mycket från metoden att hjälpa företag att skala upp tillverkningen genom bidrag eller lånegarantier, som det amerikanska energidepartementet gjorde i fallet med A123 och Solyndra. Det skiljer sig också mycket från att finansiera forskningsprojekt inom ARPA-E-programmet, vars mål är att ta ett specifikt framsteg i ett labb eller ett företag, såsom upptäckten av ett lovande nytt material, och visa dess potential inom tre år – för till exempel genom att bygga ett fungerande batteri med det materialet.
Innovationshubben samlar forskare från många olika grupper för att fokusera på att göra genombrott i långvariga problem. De arbetar på många olika nivåer, gör allt från att upptäcka nya material och noggrant studera hur de fungerar till att designa och bygga enheter som kan använda dessa material. Medan ARPA-E beviljar enskilda projekt några miljoner dollar, är varje nav avsedd att ta emot mer än hundra miljoner dollar under fem år som ett erkännande av den större omfattningen av problemen de tar itu med.
Hittills har fem innovationshubbar finansierats, men finansieringen för deras femårsperiod är inte garanterad. Pengarna måste tilldelas varje år och budgeten för nästa år har inte godkänts. Även om de relevanta hus- och senatsutskotten stöder fortsatt finansiering för alla fem, står kongressen inför ett ökande tryck för att hitta platser för att minska utgifterna.