Konzentrierter Solarreaktor erzeugt beispiellose Mengen Wasserstoff – Physics World

Ein neues Gerät zur Konzentration der Sonnenstrahlung produziert „grünen“ Wasserstoff mit einer Leistung von mehr als 2 Kilowatt und behält dabei einen Wirkungsgrad von über 20 % bei. Das Gerät im Pilotmaßstab, das bereits unter realen Sonnenlichtbedingungen betriebsbereit ist, erzeugt auch nutzbare Wärme und Sauerstoff und seine Entwickler an der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz sagen, dass es in naher Zukunft kommerzialisiert werden könnte.

Das neue System steht auf einem Betonfundament auf dem EPFL-Campus und besteht aus einer Parabolschüssel mit sieben Metern Durchmesser. Diese Schüssel sammelt Sonnenlicht auf einer Gesamtfläche von 38.5 m²², konzentriert es etwa um den Faktor 1000 und leitet es in einen Reaktor, der sowohl Photovoltaik- als auch Elektrolysekomponenten umfasst. Durch die Energie des konzentrierten Sonnenlichts werden im Photovoltaikmaterial Elektron-Loch-Paare erzeugt, die das System dann trennt und zum integrierten Elektrolysesystem transportiert. Dabei wird die Energie genutzt, um Wasser zu „spalten“, das mit optimaler Geschwindigkeit durch das System gepumpt wird, wodurch sowohl Sauerstoff als auch Wasserstoff entstehen.

Alles im Maßstab zusammenstellen

Jeder dieser Prozesse wurde natürlich bereits zuvor demonstriert. Tatsächlich ist das neue EPFL-System, das in beschrieben wird Nature Energy, baut auf früheren Untersuchungen auf ab 2019, als das EPFL-Team demonstrierten das gleiche Konzept im Labormaßstab mit einem Hochleistungs-Sonnensimulator. Der Solar-zu-Wasserstoff-Wirkungsgrad des neuen Reaktors und die Wasserstoffproduktionsrate von etwa 0.5 kg pro Tag sind jedoch bei Großgeräten beispiellos. Der Reaktor erzeugt außerdem nutzbare Wärme bei einer Temperatur von 70 °C.

Die Vielseitigkeit des neuen Systems sei ein großer Teil seiner kommerziellen Attraktivität, sagt er Sophia Haussener, der das Labor für Wissenschaft und Technik erneuerbarer Energien der EPFL leitet (LRESE). „Dieses Kraft-Wärme-Kopplungssystem könnte in industriellen Anwendungen wie der Metallverarbeitung und der Düngemittelherstellung eingesetzt werden“, sagt Haussener Physik-Welt. „Es könnte auch zur Erzeugung von Sauerstoff für den Einsatz in Krankenhäusern und von Wasserstoff für Brennstoffzellen in Elektrofahrzeugen sowie von Wärme in Wohngebieten zum Erhitzen von Wasser verwendet werden. Der erzeugte Wasserstoff könnte auch in Strom umgewandelt werden, nachdem er tageweise oder sogar intersaisonal gespeichert wurde.“

Warum Sie sich auf diese Form der Solarenergie konzentrieren sollten

Haussener und Kollegen sind derzeit damit beschäftigt, ihr System in einer Umgebung weiter zu vergrößern, in der einzelne Reaktoren modular aufgebaut sind, wie Bäume in einem künstlichen Garten. Ein LRSE-Spin-off, SoHHytec SA setzt die Technologie ein und vermarktet sie und arbeitet mit einer in der Schweiz ansässigen Metallproduktionsanlage zusammen, um eine Demonstrationsanlage im Multi-100-Kilowatt-Maßstab zu bauen.

Eine weitere zukünftige Ausrichtung des Teams könnte darin bestehen, ein ähnliches System zur Umwandlung von CO zu entwickeln₂ in CO, Ethylen oder andere Produkte plus Sauerstoff umgewandelt. „Dies würde es uns ermöglichen, CO aufzuwerten₂ und weitere Vorprodukte für industrielle Prozesse herstellen“, erklärt Haussener. „Zum Beispiel könnte Ethylen für die Produktion von grünem Kunststoff verwendet werden und CO zusammen mit Wasserstoff für die Produktion von Flüssigkraftstoffen.“

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/concentrated-solar-reactor-generates-unprecedented-amounts-of-hydrogen/