Исследователи из Института солнечных энергетических систем Фраунгофера (Fraunhofer ISE) разработали экспериментальную установку, способную преобразовывать энергию солнечного света в водород с рекордной эффективностью 31,3%. Этот результат приближает научное сообщество к созданию экономически оправданных методов получения «зеленого» водорода.
Традиционные подходы к получению водорода с помощью солнечной энергии обычно делятся на два этапа: сначала солнечные панели генерируют электрический ток, который затем направляется на электролизер для расщепления воды. Подобная двухступенчатая схема неизбежно сопряжена с существенными потерями энергии.
Разработчики новой системы отказались от промежуточных звеньев, реализовав прямое соединение фотоэлектрических элементов с протонно-обменными мембранными электролизерами. Это техническое решение позволило значительно повысить общий КПД процесса.
Принцип работы и концентраторные технологии
Для достижения столь высокого показателя эффективности ученые применили концентраторную фотоэлектрическую технологию. Система линз Френеля фокусирует падающий солнечный свет на фотоэлементах. Генерируемое при этом напряжение превышает 4 вольта, что является достаточным для бесперебойной работы двух последовательно подключенных электролизеров, в которых происходит электрохимическое расщепление воды на водород и кислород.
Несмотря на то, что площадь линз в текущем прототипе составляет всего 64 квадратных сантиметра, полевые испытания подтвердили, что установка эффективно конвертирует 31,3% солнечной энергии в химическую энергию водорода.
Перспективы коммерциализации
Франк Димрот, возглавляющий данный проект, подчеркивает, что технология находится на начальном этапе. На текущий момент говорить о массовом внедрении еще рано, однако исследователи уже начали поиск инвестиций для формирования компании Clearsun Energy. Эта организация возьмет на себя задачи по дальнейшей оптимизации системы и её выводу на коммерческий рынок.
По мнению экспертов, прямое сопряжение концентраторных фотоэлементов с электролизерами станет фундаментальной основой для промышленного производства экологически чистого топлива в ближайшем будущем.
