Zespół australijskich naukowców ustanowił nowy światowy rekord wydajności w bezpośredniej produkcji odnawialnego wodoru z energii słonecznej. Użyto relatywnie tanich materiałów, łącząc australijskie innowacje zastosowane w ogniwach fotowoltaicznych nowej generacji z procesem elektrolizy.
Ten wynik stanowi kamień milowy w technologii bezpośredniego generowania wodoru z energii słonecznej (DSTH). Osiągnięty przez naukowców z Australian National University i University of New South Wales, jest ważnym krokiem w kierunku obniżenia kosztów produkcji wodoru ze źródeł odnawialnych.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Advanced Energy Materials. Szczegółowo opisują sposób wykorzystania wiodących innowacji zastosowanych w „tandemowych” ogniwach fotowoltaicznych nowej generacji, w połączeniu z postępami w technikach elektrolizy.
Naukowcy wykorzystali „tandemowe” ogniwa słoneczne z perowskitu i krzemu, zoptymalizowane pod kątem produkcji wodoru, dla uzyskania łącznej wydajności 24,3 % – wydajności wyższej niż większość konwencjonalnych krzemowych ogniw słonecznych. Zespół naukowców połączył wysokowydajne tandemowe ogniwa słoneczne z tanimi materiałami zastosowanymi jako katalizator w procesie elektrolizy wody na wodór i tlen. Opierając się na tanich materiałach do produkcji urządzenia wykorzystującego bezpośrednio energię słoneczną do elektrolizy wody, naukowcy byli w stanie osiągnąć wydajność konwersji większą niż 20 %.
Zespół jest również przekonany, że dalsze badania mogą ostatecznie pokonać zamierzony cel jakim jest produkcja wodoru przy koszcie poniżej 2 USD za kilogram.
Podczas gdy obecny koszt produkcji wodoru sprawia, że jest on niekonkurencyjny dla szeregu zastosowań, szczególnie tych związanych z wykorzystaniem w systemie energetycznym – szybko spadające koszty mogą sprawić, że wodór stanie się przystępną cenowo alternatywą dla wielu źródeł pochodzących z paliw kopalnych, w tym paliw transportowych i energii wykorzystywanej jako źródło ciepła przemysłowego.
Współautor badań, dr Siva Karuturi z Australian National University, powiedział Renew Economy, że łącząc ogniwa słoneczne z elektrolizerami wodoru w jedną jednostkę, można osiągnąć poprawę wydajności produkcji i obniżenie kosztów daleko poza obecne techniki produkcji wodoru ze źródeł odnawialnych. Wyzwanie polega na znalezieniu optymalnej kombinacji fotowoltaiki i katalizatorów, która zapewni wysoką wydajność konwersji energii słonecznej w wodór.
W bezpośredniej elektrolizie fotowoltaicznej, pojedynczą jednostkę elektrod i membrany można bezpośrednio zintegrować z ogniwami fotowoltaicznymi w uproszczonym module solarno-wodorowym. Takie podejście eliminuje potrzebę infrastruktury energetycznej i elektrolizerów, a tym samym może skutkować wyższą wydajnością konwersji energii i niskimi kosztami.
Wodór ma do odegrania kluczową rolę w wysiłkach zmierzających przejścia do zerowej emisji netto do 2050 roku. Zaspokojenie oczekiwań w zakresie zapotrzebowania na ekologiczny wodór w nadchodzących latach i po konkurencyjnych kosztach, wymaga przełomowych technologi. Zdaniem dr Karuturi, bezpośrednia produkcja wodoru z energii słonecznej ma ogromny potencjał rozwojowy.
Źródło: https://reneweconomy.com.au/
Opracowanie: Mirosław Grabania
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
