El hidrógeno desempeñará un papel clave en la reducción de nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Puede producirse de manera sostenible mediante el uso de energía solar para dividir las moléculas de agua. La energía limpia resultante puede almacenarse, utilizarse para alimentar automóviles o convertirse en electricidad a demanda. Perohacer que sea confiable a gran escala y a un costo asequible es un desafío para los investigadores.La producción eficiente de hidrógeno solar requiere materiales raros y costosos, tanto para las células solares como para el catalizador, para recolectar energía y luego convertirla.
A los científicos del Laboratorio de Ciencia e Ingeniería de Energía Renovable LRESE de EPFL se les ocurrió la idea de concentrar la irradiación solar para producir una mayor cantidad de hidrógeno en un área determinada a un costo menor. Desarrollaron un sistema fotoelectroquímico mejorado que,Cuando se utiliza junto con la irradiación solar concentrada y la gestión térmica inteligente, puede convertir la energía solar en hidrógeno con una tasa de conversión del 17% y una potencia y densidad de corriente sin precedentes. Además, su tecnología es estable y puede manejar la dinámica estocástica de la irradiación solar diaria.
Los resultados de su investigación acaban de ser publicados en Energía natural . "En nuestro dispositivo, una capa delgada de agua corre sobre una celda solar para enfriarla. La temperatura del sistema permanece relativamente baja, permitiendo que la celda solar entregue un mejor rendimiento", dice Saurabh Tembhurne, coautor del estudio."Al mismo tiempo, el calor extraído por el agua se transfiere a los catalizadores, lo que mejora la reacción química y aumenta la velocidad de producción de hidrógeno", agrega Fredy Nandjou, investigador de LRESE. Por lo tanto, la producción de hidrógeno se optimiza en cada paso deel proceso de conversión
Los científicos utilizaron el simulador solar único de LRESE para demostrar el rendimiento estable de su dispositivo. Los resultados de las demostraciones a escala de laboratorio fueron tan prometedores que el dispositivo se ha mejorado y ahora se está probando al aire libre, en el campus de Lausanne de EPFL. La investigaciónEl equipo instaló un espejo parabólico de 7 metros de diámetro que concentra la irradiación solar por un factor de 1,000 y conduce el dispositivo. Las primeras pruebas están en marcha.
estaciones de hidrógeno
Los científicos estiman que su sistema puede funcionar durante más de 30,000 horas, o casi cuatro años, sin reemplazo de partes, y hasta 20 años si algunas partes se reemplazan cada cuatro años. Su concentrador solar gira y sigue al sol a travésel cielo para maximizar su rendimiento. Sophia Haussener, directora de LRESE y líder del proyecto, explica: "En un clima soleado, nuestro sistema puede generar hasta 1 kilogramo de hidrógeno por día, que es suficiente combustible para un hidrógeno-coche motorizado para recorrer de 100 a 150 kilómetros "
Para la generación distribuida de hidrógeno a gran escala, varios sistemas concentradores podrían usarse juntos para producir hidrógeno en plantas químicas o en estaciones de hidrógeno. Tembhurne y Haussener planean llevar su tecnología del laboratorio a la industria con una compañía spin-off llamadaSoHHytec.
software de código abierto
Gracias a una interfaz abierta, será posible controlar el rendimiento instantáneo del sistema.
Como parte de su investigación, los científicos también realizaron un estudio de viabilidad tecnológica y económica y desarrollaron un programa de software de código abierto llamado SPECDO Optimización de dispositivos fotoelectroquímicos solares. Este programa puede ayudar a los ingenieros a diseñar componentes para sistemas fotoelectroquímicos de bajo costo para producir energía solarhidrógeno. Además, proporcionaron una herramienta de evaluación comparativa dinámica llamada SPECDC Solar PhotoElectroChemical Device Comparison, para la comparación y evaluación de todas las demostraciones de sistemas fotoelectroquímicos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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