研究人员已经建立了一个kilowatt-scale试验工厂,可以生产绿色氢和热利用太阳能。的solar-to-hydrogen植物是迄今为止最大的构造,并产生半千克氢在8个小时,这相当于一个多2千瓦的等效输出功率。
“我们已经破解了1 kw天花板生产太阳能氢,”说索菲娅Haussener可再生能源科学与工程教授瑞士联邦理工学院洛桑(EPFL)。“半千克氢可以开车大约100公里。或者你可以使用它在一个燃料电池发电,满足一半的电力需求四人家庭一天。”
大约95%的世界上使用氢走到今天也主要是生产化肥和其他化学物质或石油精制又是由裂解天然气在这个过程中产生的二氧化碳。但作为燃料的氢还拥有巨大的承诺飞机和船只,加热房子和发电。
可持续燃料,氢需要使用可再生能源核能以最小的排放。这个想法的绿色氢是现在世界各地的提速。它的核心澳大利亚的计划脱碳例如,它的经济。
最可持续的方式使用太阳能氢是把水分解成氢和氧。这可以通过使用光电化学(压电)系统,结合光伏设备和一个电解槽设备。光伏设备吸收阳光和发电驱动水的电解分裂。“你不需要设计和支付两个独立的系统,“Haussener说。“这是一个综合系统,因此最终的成本优势”。
压电陶瓷系统显示在实验室规模巨大的承诺。迄今为止研究人员演示了小规模设置少于100瓦的输出功率。Haussener说,大型系统并不容易,因为它涉及到平衡效率、稳定性、和运营成本,最大限度地提高生产速度。
达到平衡,她和她的同事们关注太阳的辐射到一个小地方,他们将使用镜像反射太阳能电池模块。他们使用串联多接点III-V半导体太阳能电池,把阳光转换成电能的效率极高,但在大面积使用设备昂贵。
大型kilowatt-scale系统他们有报道在自然能源,研究人员建立了一个7-meter-wide抛物面太阳能盘满了反射镜,集中的太阳辐射到1000倍太阳的正常输出。这道菜追踪太阳6到8小时的时间。
太阳能电池模块产生的电力驱动聚合物电解质膜电解槽、一种电解槽使用固体塑料材料作为电解液。这些设备可以在非常高的电流密度,给他们胜过其他电解槽与风能和太阳能结合使用时,它可以创建突然飙升。
不是所有的集中太阳能,落在太阳能电池转换为电能。一些是转化为热能,这团队使用热交换器提取。的热量可以用于空间采暖和热水建筑,Haussener说,或推动工业过程。
团队花了两年的洛桑联邦理工学院校园构建系统和工作通过一些设计和操作的挑战。一个关键的挑战,例如,精心管理的水流通过系统最大化的使用热量和提高效率。
目前,饲料生产氢燃料电池发电在邻近的建筑。通过一家名为SoHHytec欧洲职业足球联盟,团队正在扩大他们的氢和热产生技术商业化。
SoHHytec建设更大的系统,9-meter-wide太阳能碟,Haussener说。多个菜可以绑在一起,使一个系统一样大或小客户的需要。第一个示范项目,将于今年年底投入使用,将金属加工公司将使用氢和热金属加工。
这个故事在2023年4月12日更新。
