آلمان رکورد تولید هیدروژن سبز از نور خورشید را شکست

محققان آلمانی از نمونه اولیه یک ماژول خورشیدی رونمایی کرده‌اند که قادر است تا ۳۱.۳ درصد از انرژی نور خورشید را مستقیما به هیدروژن تبدیل کند، دستاوردی که می‌تواند تولید سوخت پاک را یک گام به تجاری‌سازی نزدیک‌تر کند.

به گزارش interestingengineering، پژوهشگران موسسه فراونهوفر برای سامانه‌های انرژی خورشیدی (Fraunhofer ISE) در شهر فرایبورگ آلمان موفق شده‌اند با اتصال مستقیم سلول‌های فتوولتائیک متمرکزکننده به سلول‌های الکترولایزر غشای تبادل پروتون (PEM) سامانه‌ای توسعه دهند که بدون نیاز به مراحل واسطه تبدیل توان آب را با استفاده از برق تولیدشده توسط سلول‌های خورشیدی به هیدروژن تجزیه می‌کند.

در سامانه‌های متداول برق تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی ابتدا از تجهیزات الکترونیکی مختلف عبور کرده و سپس برای الکترولیز آب استفاده می‌شود؛ فرآیندی که بخشی از انرژی را به دلیل تبدیل‌های متعدد از دست می‌دهد، اما طراحی جدید پژوهشگران آلمانی این مرحله واسطه را حذف کرده و برق تولیدی سلول‌های خورشیدی را مستقیما به فرایند تولید هیدروژن منتقل می‌کند؛ موضوعی که باعث افزایش چشمگیر راندمان شده است.

فرانک دیمروت، رئیس بخش فناوری فتوولتائیک III-V و فناوری متمرکزکننده در موسسه فراونهوفر ISE و از پیشگامان توسعه سلول‌های خورشیدی فوق‌پربازده در این باره گفت: رکورد جدید ما نشان می‌دهد که می‌توان هیدروژن را با راندمان بسیار بالا مستقیما از نور خورشید تولید کرد.

استفاده از فناوری فتوولتائیک متمرکزکننده

به گفته خوان فرانسیسکو مارتینز سانچز، مدیر پروژه این تحقیق این سامانه به جای پنل‌های خورشیدی متداول از فناوری فتوولتائیک متمرکزکننده (Concentrating Photovoltaics یا CPV) بهره می‌برد.

در این فناوری نور مستقیم خورشید ابتدا توسط آرایه‌ای از عدسی‌های فرنل روی سلول‌های خورشیدی چندپیوندی III-V متمرکز می‌شود. این سلول‌های بسیار پیشرفته قادرند ولتاژ مدار باز بیش از چهار ولت تولید کنند؛ ولتاژی که برای راه‌اندازی مستقیم فرایند الکترولیز آب کافی است.

پژوهشگران این سلول‌های خورشیدی را به طور مستقیم به کاتد و آند دو سلول الکترولایزر غشای تبادل پروتون (PEM) که به صورت سری متصل شده‌اند متصل کردند و ویژگی‌های الکتریکی دو سامانه را به دقت با یکدیگر تطبیق دادند. در نتیجه برق تولیدشده بدون نیاز به تجهیزات واسطه و بدون اتلاف ناشی از تبدیل انرژی مستقیما صرف تولید هیدروژن شد.

تام اسمولینکا، رئیس بخش الکترولیز غشایی موسسه فراونهوفر اعلام کرد که این تطابق دقیق میان مشخصات الکتریکی سلول‌های خورشیدی و الکترولایزر‌ها کلید دستیابی به این راندمان بالا بوده است.

ثبت راندمان بی‌سابقه در آزمایش‌های فضای باز

نمونه اولیه ساخته‌شده دارای سطح عدسی حدود ۶۴ سانتی‌متر مربع بود و عملکرد آن در شرایط واقعی فضای باز مورد آزمایش قرار گرفت.

نتایج آزمایش‌ها نشان داد این سامانه توانسته است حدود ۳۱.۳ درصد از انرژی دریافتی خورشید را به انرژی شیمیایی ذخیره‌شده در قالب هیدروژن تبدیل کند. این راندمان بر اساس ارزش حرارتی بالای (Higher Heating Value - HHV) هیدروژن محاسبه شده است.

سلول‌های خورشیدی III-V که در این سامانه به کار رفته‌اند در حال حاضر کارآمدترین سلول‌های فتوولتائیک جهان محسوب می‌شوند و سال‌هاست به دلیل راندمان بالا و دوام زیاد در ماموریت‌های فضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پژوهشگران معتقدند استفاده از فناوری فتوولتائیک متمرکزکننده می‌تواند هزینه به‌کارگیری این سلول‌های پیشرفته را برای کاربرد‌های زمینی نیز کاهش دهد و مسیر توسعه سامانه‌های تولید هیدروژن سبز با راندمان بالا را هموار سازد.

هنوز در آغاز مسیر تجاری‌سازی

با وجود ثبت این رکورد پژوهشگران تاکید می‌کنند که فناوری مذکور هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و زمان دقیق ورود آن به بازار مشخص نیست.

فرانک دیمروت در این باره گفت: این فناوری هنوز در ابتدای مسیر توسعه قرار دارد و در حال حاضر نمی‌توان با اطمینان گفت چه زمانی به سامانه‌ای رقابتی و قابل عرضه در بازار تبدیل خواهد شد.

انتهای پیام/