Almanya’daki araştırmacılar, güneş ışığının yüzde 31,3’e kadarını hidrojene dönüştürebilen bir güneş modülü tanıttı. Bu adım, temiz yakıt üretimini ticari gerçekliğe daha da yaklaştırıyor.
Proje için, Freiburg, Baden-Württemberg’de bulunan Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) bünyesindeki bilim insanları, yoğunlaştırılmış fotovoltaik hücreleri proton exchange membrane (PEM) elektrolizör hücreleriyle doğrudan eşleştirdi.
Araştırma ekibi, bu entegre tasarımın ara güç dönüşümü ihtiyacını ortadan kaldırdığını gördü. Sistem ayrıca, güneş hücreleri tarafından üretilen elektriği kullanarak doğrudan su ayrıştırmaya olanak tanıdı.
Dünyanın en verimli güneş hücrelerini geliştirmesiyle tanınan fizikçi ve Fraunhofer ISE bünyesindeki III-V Photovoltaics and Concentrator Technology Department yöneticisi Dr. Frank Dimroth, “Yeni rekorumuz, hidrojenin doğrudan güneş ışığından son derece verimli bir şekilde üretilebileceğini gösteriyor.” dedi.
Doğrudan Güneş Hidrojeni
Güneş araştırmalarında dünyanın en büyük tesislerinden biri olan enstitünün proje yöneticisi Dr. Juan Francisco Martínez Sánchez, sistemin geleneksel güneş panelleri yerine yoğunlaştırılmış fotovoltaik (PV) sistemlerine dayandığını belirtti. Sánchez, şu sözleri ekledi: “Geliştirdiğimiz fotovoltaik/elektroliz modülleri için yoğunlaştırılmış fotovoltaik olarak adlandırılan yapıyı kullanıyoruz.”
Doğrudan gelen güneş ışığı, çok sayıda küçük Fresnel merceğinin 1B veya 2B bir ızgara halinde dizilmesiyle oluşan optik bir parça, yani bir Fresnel lens dizisi vasıtasıyla yoğunlaştırılıyor. Işık ardından, 4 volttan fazla açık devre voltajı üreten yüksek verimli III-V çok eklemli güneş hücrelerine odaklanıyor.
Araştırmacılar bu güneş hücrelerini, seri bağlanan iki Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolizör hücresinin katot ve anoduna doğrudan bağladı. Ardından iki teknolojinin elektriksel özelliklerini hassas bir şekilde eşleştirdi. Böylece sistem, ara dönüşüm aşamaları veya enerji kayıpları yaşamadan elektriği doğrudan hidrojen üretimine aktardı.
Enstitünün membran elektroliz departmanı yöneticisi Dr. Tom Smolinka, “Hidrojen üretimi için bu güneş hücrelerini, seri bağlı iki PEM elektroliz hücresinin katot ve anoduna doğrudan bağladık; böylece iki elektriksel özellik arasında mükemmel bir uyum yakaladık.” şeklinde konuştu.
Enerji Kaybı Yok
Ekibe göre, kavram kanıtlama modeli yaklaşık 9,92 inç kare (64 santimetrekare) büyüklüğünde bir mercek alanına sahip olsa da entegre yaklaşımın uygulanabilirliğini gerçek dış mekan koşullarında başarıyla kanıtladı.
Saha testlerinde bu dış mekan modeli, gelen güneş enerjisinin yaklaşık yüzde 31,3‘ünü hidrojende depolanan kimyasal enerjiye dönüştürdü. Verimlilik, yakıtın üst ısıl değeri temel alınarak hesaplandı.
Bu teknolojide, şu anda dünyanın en verimli fotovoltaik cihazları olarak görülen III-V güneş hücreleri kullanılıyor. Söz konusu hücreler, yüksek performansları ve dayanıklılıkları sayesinde uzun süredir uzay araçlarında tercih ediliyor.
Araştırmacılar, yoğunlaştırılmış fotovoltaik sistemlerin bu hücreleri yeryüzündeki uygulamalar için de ekonomik hale getirebileceğine inanıyor. Elde edilen sonuçların, verimli yeşil hidrojen üretimi adına entegre fotovoltaik-elektroliz sistemlerinin taşıdığı potansiyeli gösterdiğini belirttiler.
Ancak prototip rekor bir verimliliğe ulaşsa da teknoloji henüz yolun başında. Dimroth bir basın bülteninde, “Geliştirme süreci henüz erken aşamada ve rekabetçi sistemleri ne kadar hızlı hayata geçirebileceğimizi söylemek zor.” dedi.
Araştırmacılar şimdi teknolojiyi ticari boyuta taşımak için yatırımcı arayışını sürdürüyor. Dimroth sözlerini, “Konsepti daha da ilerletmek adına, hayata geçirmeyi planladığımız Clearsun Energy adlı yan kuruluşumuz için yatırımcılar arıyoruz.” diyerek tamamladı.
Kaynak: https://interestingengineering.com/energy/germany-solar-sunlight-hydrogen-fuel
