Производить водород с помощью солнечного излучения обретает смысл

«В результате проведенных мероприятий температура электролита, когда в камеру поступал свет, поднималась с -20 до +13,5 градусов по Цельсию»

Ученые сделали вывод, что в очень холодных регионах планеты фотоэлектрические модули можно прикрепить непосредственно к электролизеру, то есть соединить компоненты термически. В этом случае отходящее тепло от фотоэлектрических модулей будет увеличивать эффективность электролиза. Результаты этого исследования на примере Антарктиды опубликованы в журнале Energy & Environmental Science [1]. В холодных регионах Земли водород, полученный с помощью солнечной энергии, может заменить ископаемое топливо, такое как нефть и бензин.

«Летом в Антарктиде всегда светло. Это солнечное излучение можно использовать для энергоснабжения научных станций». Однако генераторы, двигатели и обогреватели в этом отдаленном месте работают в основном на ископаемом топливе, которое доставляют сюда корабли.

Поиск экологически чистых решений

Ископаемое топливо можно заменить водородом - универсальным энергетическим элементом, который хорошо хранить при низких температурах. «Идея заключается в том, чтобы использовать солнечные модули, производя водород без вреда окружающей среде на месте в течение антарктического лета с помощью электролиза». Низкие температуры значительно снижают эффективность электролиза, а холод фактически увеличивает эффективность большинства солнечных модулей.

Роль тепловой связи

Исследователи сравнили два разных подхода:

• устройство, в котором фотоэлектрический модуль термически и физически отделен от электролизного резервуара;
• установка с термической связью, в которой фотоэлектрический модуль находится в контакте со стенкой электролизного бака, чтобы лучше передавать тепло.

Чтобы имитировать антарктические условия, в двери морозильной камеры вырезали отверстие и установили в него кварцевое стекло, через которое внутренняя часть шкафа освещалась искусственным солнечным светом. Емкость для электролиза наполнили 30-процентной серной кислотой (также известной как аккумуляторная кислота), которая замерзает при около -35 градусов по Цельсию и хорошо проводит электричество.

Отработанное тепло улучшает электролиз

После измерений стало очевидно, что ячейка с термически соединенными фотоэлектрическими модулями производит сравнительно больше водорода, поскольку фотоэлектрические модули передавали свое отработанное тепло непосредственно электролизеру. «Кроме этого, электролизер дополнительно теплоизолировали. В результате проведенных мероприятий температура электролита, когда в камеру поступал свет, поднималась с -20 до +13,5 градусов по Цельсию».

Водород, полученный таким способом на месте, может заменить ископаемое топливо в чрезвычайно холодных и малонаселенных регионах мира, включая Альпы, Канаду и Аляску, Анды, Гималаи и север России.

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1039/D1EE00650A

Источник: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie