Совместные испытания SunHydrogen и Sparc Hydrogen: эффективность производства водорода превысила 10%

Репортаж от Wedoany，Солнечный модуль для производства водорода компании SunHydrogen в ходе совместных испытаний с Sparc Hydrogen достиг эффективности преобразования солнечной энергии в водород (STH) более 10%. Компании подписали соглашение о техническом сотрудничестве сроком на 24 месяца, в рамках которого планируется интегрировать модуль в концентраторный солнечный реактор Sparc Hydrogen и перейти к наружным пилотным испытаниям.

Эффективность STH измеряет долю падающей солнечной энергии, преобразованной в химическую энергию водорода. Эффективность STH в 10% означает, что 10% солнечного света, падающего на систему, преобразуется в водородную энергию.

Этот результат является поэтапным прогрессом, но не мировым рекордом. Национальная лаборатория возобновляемой энергии США (NREL) в 2017 году сообщила о фотоэлектрохимической системе, достигшей эффективности STH в 16,2%. NREL также предупреждает, что межлабораторные измерения без строгой стандартизированной калибровки могут демонстрировать значительные расхождения.

Традиционные системы «зелёного» водорода обычно используют электроэнергию из возобновляемых источников для питания электролизёров, расщепляющих воду. SunHydrogen идёт другим путём: её модуль сочетает фотоэлектрохимию с интегрированными фотоэлектрическими и электролизными компонентами, объединяя процессы преобразования солнечной энергии и расщепления воды в одном устройстве, а не используя электростанцию для выработки электроэнергии с последующей передачей её на электролизёр. Sparc Hydrogen, в свою очередь, использует фотокаталитическое расщепление воды: её реактор концентрирует солнечный свет на фотокаталитическом материале, запуская реакцию получения водорода. Компания основана на исследованиях профессора химии Грега Меты из Университета Аделаиды; в 2021 году её команда продемонстрировала производство водорода с использованием концентрированного солнечного света.

Логика объединения двух технологий заключается в том, что если модуль SunHydrogen сможет эффективно работать под концентрированным солнечным светом, он сможет использовать высокий солнечный поток, на который рассчитана архитектура реактора Sparc. Предварительные испытания показали, что при концентрации солнечного света выработка водорода модулем увеличивается, что свидетельствует о возможности повышения производительности за счёт увеличения интенсивности света, а не о выходе системы за пределы рабочего диапазона. На следующем этапе компании планируют повысить уровень концентрации в лабораторных условиях, после чего, возможно, перейдут к наружной эксплуатации на пилотной установке SHARP в Розуорти, Южная Австралия. Результаты испытаний будут использованы в совместной технико-экономической оценке для расчёта нормированной стоимости производства килограмма водорода.

Коммерческая жизнеспособность зависит не только от эффективности. Более высокая эффективность позволяет уменьшить оборудование и занимаемую площадь, необходимые для производства заданного объёма водорода, однако система также должна выдерживать испытания, связанные со стоимостью материалов, катализаторами, оптическими системами, управлением теплом, обслуживанием и долговечностью. Для прямого фотоэлектрохимического производства водорода долговечность особенно важна: NREL отмечает, что полупроводниковые материалы при контакте с водным электролитом могут деградировать, что затрудняет преобразование высокой лабораторной эффективности в длительный срок службы. SunHydrogen и Sparc Hydrogen ещё предстоит доказать, что эффективность, достигнутая в испытаниях, сможет перейти от контролируемых лабораторных условий к более крупным системам под концентрированным солнечным светом.

Если сотрудничество достигнет контрольных точек, Sparc Hydrogen получит опционный период продолжительностью 18 месяцев для переговоров о долгосрочном соглашении о поставках модулей SunHydrogen или лицензии на их производство.