Ученые усовершенствовали фотоэлектрохимическую систему производства водорода, используя концентрированное солнечное излучение и управление температурой.
В солнечную погоду новое устройство может вырабатывать до 1 кг водорода (11,1 м3) в день, преобразуя солнечную энергию в Н2 с коэффициентом конверсии 17%. Автомобилю на водородном топливе этого объема хватит, чтобы проехать 100-150 км.
Разработка исследователей из Федеральной политехнической школа Лозанны представляет собой параболическое зеркало диаметром 7 м, которое концентрирует излучения в 1000 раз. За счет этого достигается высокая мощность и плотность тока. Повышение эффективности также достигается благодаря системе управления температурой.
В устройстве тонкий слой воды течет по фотоэлементу, постоянно охлаждая его. Температура системы остается относительно низкой, что обеспечивает лучшую производительность солнечного элемента. В то же время тепло, накопленное водой, передается на катализаторы, тем самым улучшая химическую реакцию и ускоряя производства водорода.
Солнечный концентратор также поворачивается, следуя за солнцем на небе для максимизации сбора излучения.
Результаты лабораторных испытаний были многообещающими, поэтому устройство было масштабировано и уже тестируется на открытом воздухе. По оценкам ученых, система сможет работать более 30 тыс. часов без замены деталей, и до 20 лет, если некоторые элементы заменять каждые четыре года.
Команда планирует продолжить дальнейшую разработку проекта в качестве подразделения компании SoHHytec. В рамках исследований ученые также выполнили технико-экономическое обоснование и разработали программу с открытым исходным кодом SPECDO, которая помогает инженерам разрабатывать компоненты для недорогих фотоэлектрохимических систем.
В марте бельгийские инженеры сообщили о разработке солнечной панели, которая не только вырабатывает электроэнергию, но и извлекает из атмосферной влаги около 250 литров водорода в сутки.
текст: Илья Бауэр, фото: EPFL