سجل إنتاج الهيدروجين الشمسي مع أشعة الشمس المركزة


سوف يلعب الهيدروجين دورًا رئيسيًا في تقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري. يمكن إنتاجه بشكل مستدام باستخدام الطاقة الشمسية لتقسيم جزيئات الماء. يمكن تخزين الطاقة النظيفة الناتجة أو استخدامها لتزويد السيارات بالوقود أو تحويلها إلى كهرباء حسب الطلب. لكن جعلها موثوقة على نطاق واسع وبتكلفة معقولة يمثل تحديا للباحثين. يتطلب إنتاج الهيدروجين الشمسي الفعال مواد نادرة وباهظة الثمن - لكل من الخلايا الشمسية والعامل المساعد - من أجل جمع الطاقة ثم تحويلها.

توصل العلماء في مختبر علوم وهندسة الطاقة المتجددة التابع لـ EPFL (LRESE) إلى فكرة تركيز الإشعاع الشمسي لإنتاج كمية أكبر من الهيدروجين على مساحة معينة بتكلفة أقل. لقد طوروا نظام كهروكيميائي ضوئي مُحسّن ، عند استخدامه بالاقتران مع الإشعاع الشمسي المركز والإدارة الحرارية الذكية ، يمكن أن يحول الطاقة الشمسية إلى هيدروجين بمعدل تحويل 17٪ وقدرة غير مسبوقة وكثافة حالية. والأكثر من ذلك ، أن تقنيتهم ​​مستقرة ويمكنها التعامل مع الديناميات العشوائية للإشعاع الشمسي اليومي.

لقد تم نشر نتائج أبحاثهم في مجلة Nature Energy . يقول سوراب تيمبورن ، المؤلف المشارك للدراسة: "في أجهزتنا ، تعمل طبقة رقيقة من الماء فوق خلية شمسية لتبريدها. تبقى درجة حرارة النظام منخفضة نسبيًا ، مما يسمح للخلية الشمسية بتقديم أداء أفضل". ويضيف فريدي ناندجو ، الباحث في LRESE: "في الوقت نفسه ، يتم نقل الحرارة المستخرجة بواسطة الماء إلى محفزات ، وبالتالي تحسين التفاعل الكيميائي وزيادة معدل إنتاج الهيدروجين". وبالتالي يتم تحسين إنتاج الهيدروجين في كل خطوة من عملية التحويل.

استخدم العلماء جهاز محاكاة الطاقة الشمسية الفريد LRESE لإظهار الأداء المستقر لجهازهم. كانت النتائج من المظاهرات على نطاق المختبر واعدة لدرجة أن الجهاز قد تم تحديثه ويجري الآن اختباره في الهواء الطلق ، في الحرم الجامعي لوزان EPFL. قام فريق البحث بتركيب مرآة مكافئة قطرها 7 أمتار تركز الإشعاع الشمسي بمعامل 1000 ويقود الجهاز. الاختبارات الأولى جارية.

محطات الهيدروجين

يقدر العلماء أن نظامهم يمكن أن يعمل لأكثر من 30000 ساعة - أو ما يقرب من أربع سنوات - دون أي استبدال جزء ، وما يصل إلى 20 سنة إذا تم استبدال بعض الأجزاء كل أربع سنوات. يتحول مركز الطاقة الشمسية الخاص بهم ويتتبع الشمس عبر السماء من أجل زيادة إنتاجيته. تشرح صوفيا هوسنر ، رئيس LRESE والمدير الرئيسي للمشروع: "في الطقس المشمس ، يمكن لنظامنا توليد ما يصل إلى كيلوغرام واحد من الهيدروجين يوميًا ، وهو ما يكفي من الوقود لسيارة تعمل بالهيدروجين للسفر 100 إلى 150 كيلومتر. "

بالنسبة لتوليد الهيدروجين الموزع على نطاق واسع ، يمكن استخدام العديد من أنظمة المكثف معًا لإنتاج الهيدروجين في المصانع الكيميائية أو لمحطات الهيدروجين. يخطط Tembhurne و Haussener لنقل تقنيتهما من المختبر إلى الصناعة من خلال شركة عرضية تدعى SoHHytec.

البرمجيات مفتوحة المصدر

بفضل الواجهة المفتوحة ، سيكون من الممكن مراقبة الأداء الفوري للنظام.

كجزء من أبحاثهم ، أجرى العلماء أيضًا دراسة جدوى تكنولوجية واقتصادية وقاموا بتطوير برنامج برمجي مفتوح المصدر يسمى SPECDO (Solar PhotoElectroChemical Device Optimization) ، ويمكن لهذا البرنامج أن يساعد المهندسين في تصميم مكونات لأنظمة كهروضوئية منخفضة التكلفة لإنتاج الهيدروجين الشمسي. بالإضافة إلى ذلك ، فقد وفروا أداة قياس ديناميكية تسمى SPECDC (مقارنة جهاز الطاقة الشمسية PhotoElectroChemical) ، من أجل مقارنة وتقييم جميع العروض التوضيحية للنظام الكهروضوئي.

شارك المقالة عبر:

اترك تعليقا:

اعلانك هنا

الاكتر شيوعا

إجمالي مرات مشاهدة الصفحة

Wikipedia

نتائج البحث

نموذج الاتصال

الاسم

بريد إلكتروني *

رسالة *

نموذج الاتصال

الاسم

بريد إلكتروني *

رسالة *