de.wedoany.com-Bericht: Forscher des deutschen Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE) haben ein Solarmodul entwickelt, das bis zu 31,3 % des einfallenden Sonnenlichts direkt in Wasserstoff umwandelt und damit einen neuen technologischen Weg für die kommerzielle Produktion sauberer Brennstoffe eröffnet.
In diesem Projekt koppelten die Wissenschaftler konzentrierende Photovoltaikzellen direkt mit Protonenaustauschmembran (PEM)-Elektrolyseuren, wodurch die Zwischenstufe der Stromumwandlung entfällt und der von den Solarzellen erzeugte Strom direkt zur Wasserspaltung genutzt werden kann. Dr. Frank Dimroth, Leiter der Abteilung III-V-Photovoltaik und Konzentratortechnologie am Institut, erklärte, dass dieser Rekord zeige, dass Wasserstoff sehr effizient direkt aus Sonnenlicht gewonnen werden könne.
Dr. Juan Francisco Martínez Sánchez, Projektleiter, erläuterte, dass das System auf der Technologie der konzentrierenden Photovoltaik (concentrating photovoltaics, PVs) basiert. Direktes Sonnenlicht wird durch ein Array von Fresnel-Linsen gebündelt und auf hocheffiziente III-V-Mehrfachsolarzellen gelenkt, die eine Leerlaufspannung von über 4 Volt erzeugen können.
Die Forscher verbanden diese Solarzellen direkt mit der Kathode und Anode von zwei in Reihe geschalteten PEM-Elektrolyseuren und stimmten die elektrischen Eigenschaften beider Technologien präzise aufeinander ab. Dr. Tom Smolinka, Leiter der Abteilung Membranelektrolyse am Institut, wies darauf hin, dass dieses Design eine perfekte Abstimmung der elektrischen Eigenschaften beider Technologien ermögliche, wobei der Strom direkt in die Wasserstoffproduktion fließe, ohne Zwischenumwandlungsstufen oder Energieverluste.
Die Linsenfläche dieses Konzeptnachweises beträgt etwa 64 Quadratzentimeter (9,92 Quadratzoll). Bei Feldtests im Freien wandelte der Demonstrator etwa 31,3 % der einfallenden Sonnenenergie in chemische Energie um, die im Wasserstoff gespeichert wird, wobei die Effizienz auf dem oberen Heizwert des Brennstoffs basiert. Die verwendeten III-V-Solarzellen gelten derzeit als die effektivsten Photovoltaikbauelemente der Welt und werden seit langem in der Raumfahrt eingesetzt.
Die Forscher sind der Ansicht, dass konzentrierende Photovoltaiksysteme diese Technologie auch für terrestrische Anwendungen wirtschaftlich tragfähig machen könnten. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial integrierter Photovoltaik-Elektrolyse-Systeme für eine effiziente grüne Wasserstoffproduktion. Dr. Dimroth wies jedoch darauf hin, dass sich die Technologie noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinde und es derzeit schwierig sei vorherzusagen, wann ein wettbewerbsfähiges System realisiert werden könne. Das Team sucht derzeit nach Investoren für das geplante Spin-off-Unternehmen Clearsun Energy, um die Kommerzialisierung dieser Technologie voranzutreiben.
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