Институт Фраунгофера в Германии разработал солнечный модуль для производства водорода с КПД 31,3%

Репортаж от Wedoany，Немецкий исследовательский институт Фраунгофера по солнечным энергетическим системам (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE) разработал солнечный модуль, способный напрямую преобразовывать до 31,3% падающего солнечного света в водород, что открывает новый технологический путь для коммерческого производства чистого топлива.

В рамках этого проекта учёные напрямую соединили концентраторные фотоэлектрические элементы с протонообменной мембранной (PEM) электролизной ячейкой, исключив промежуточный этап преобразования электроэнергии, что позволяет напрямую использовать электричество, вырабатываемое солнечными батареями, для расщепления воды. Доктор Франк Димрот (Frank Dimroth), руководитель отдела III-V фотоэлектрических и концентраторных технологий института, заявил, что этот рекорд свидетельствует о возможности очень эффективного производства водорода непосредственно из солнечного света.

Руководитель проекта доктор Хуан Франсиско Мартинес Санчес (Juan Francisco Martínez Sánchez) пояснил, что система основана на технологии концентраторной фотоэлектрики (concentrating photovoltaics, PVs). Прямой солнечный свет фокусируется с помощью массива линз Френеля и направляется на высокоэффективные III-V многопереходные солнечные элементы, способные генерировать напряжение холостого хода более 4 вольт.

Исследователи напрямую подключили эти солнечные элементы к катоду и аноду двух последовательно соединённых PEM-электролизёров, тщательно согласовав электрические характеристики обеих технологий. Доктор Том Смолинка (Tom Smolinka), руководитель отдела мембранного электролиза института, отметил, что такая конструкция обеспечивает идеальное согласование электрических характеристик, при котором электроэнергия передаётся непосредственно на производство водорода без промежуточных этапов преобразования или потерь энергии.

Площадь линз данного демонстратора концепции составляет около 64 квадратных сантиметров (9,92 квадратных дюйма). В ходе полевых испытаний на открытом воздухе демонстратор преобразовывал около 31,3% падающей солнечной энергии в химическую энергию, запасённую в водороде, причём этот КПД рассчитан на основе высшей теплотворной способности топлива. Используемые в данной технологии III-V солнечные элементы считаются одними из самых эффективных фотоэлектрических устройств в мире и долгое время применялись в космической отрасли.

Исследователи полагают, что концентраторные фотоэлектрические системы могут сделать их экономически жизнеспособными для наземного применения, и эти результаты демонстрируют потенциал интегрированных фотоэлектрических-электролизных систем для эффективного производства зелёного водорода. Однако доктор Димрот отметил, что технология всё ещё находится на ранней стадии разработки, и пока трудно предсказать, когда можно будет создать конкурентоспособную систему. В настоящее время команда ищет инвесторов для планируемой дочерней компании Clearsun Energy, чтобы продвинуть коммерциализацию этой технологии.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com