Fraunhofer razvio visokoučinkovit sustav za proizvodnju vodika
Učinkovita proizvodnja vodika iz Sunčeve energije izravnim povezivanjem koncentracijskih fotonaponskih ćelija i elektrolizatora
Razdvajanje vodika iz molekula vode elektrolizom zahtijeva energiju, koja bi u idealnom slučaju trebala potjecati iz obnovljivih izvora.
Znanstvenici iz instituta Fraunhofer ISE (Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme) razvili su kombinirani fotonaponsko-elektrolizni modul koji omogućuje vrlo učinkovitu izravnu proizvodnju vodika iz Sunčeve energije. U tom se postupku molekule vode razdvajaju zahvaljujući visokom fotonaponu višespojnih solarnih ćelija, koje su električno i toplinski povezane s elektroliznim ćelijama.
Demonstracijski uređaj istraživačkog tima instituta Fraunhofer ISE tijekom ispitivanja na otvorenom pretvorio je do 31,3 posto Sunčeve energije u kemijsku energiju, izraženu prema višoj ogrjevnoj vrijednosti vodika.
„U fotonaponsko-elektroliznim modulima koje smo razvili koristimo takozvanu koncentracijsku fotonaponsku tehnologiju“, objašnjava dr. Juan Francisco Martínez Sánchez, voditelj projekta razvoja novog sustava u institutu Fraunhofer ISE. „Polje Fresnelovih leća usmjerava izravnu sunčanu svjetlost na visokoučinkovite III-V solarne ćelije, koje u ovoj primjeni imaju napon otvorenog kruga veći od 4 V.“
III-V solarne ćelije najučinkovitije su na svijetu. Njihova je dugoročna pouzdanost potvrđena višegodišnjom primjenom, a odlikuju se i iznimnom stabilnošću. Trenutačno se ponajprije koriste u svemirskim tehnologijama, no u koncentracijskim fotonaponskim modulima mogu ekonomično i vrlo učinkovito proizvoditi električnu energiju i na Zemlji.
„Za proizvodnju vodika te smo ćelije izravno povezali s katodom i anodom dviju PEM elektroliznih ćelija spojenih serijski, čime smo postigli savršeno podudaranje njihovih električnih karakteristika“, dodaje dr. Tom Smolinka, voditelj Odjela za membransku elektrolizu u institutu Fraunhofer ISE.
Proizvedena električna energija izravno se koristi za proizvodnju vodika, bez dodatnih pretvorbi i pripadajućih energetskih gubitaka. Tijekom terenskih ispitivanja novi demonstracijski fotonaponsko-elektrolizni modul, s površinom leća od 64 četvorna centimetra, pretvorio je do 31,3 posto Sunčeve energije u kemijsku energiju, izraženu prema višoj ogrjevnoj vrijednosti vodika.
„Naš novi rekord potvrđuje da se vodik može proizvoditi izravno iz sunčane svjetlosti uz vrlo visoku učinkovitost“, ističe dr. Frank Dimroth, voditelj Odjela za III-V fotonaponske sustave i koncentracijsku tehnologiju instituta Fraunhofer ISE. „Razvoj je još uvijek u početnoj fazi i teško je procijeniti koliko ćemo brzo uspjeti razviti tržišno konkurentne sustave. Kako bismo dodatno unaprijedili ovu tehnologiju, tražimo ulagače za planirano osnivanje naše tvrtke Clearsun Energy.“