de.wedoany.com-Bericht: Das Solar-Wasserstoffmodul von SunHydrogen hat im gemeinsamen Test mit Sparc Hydrogen eine Solar-zu-Wasserstoff-Effizienz (STH) von über 10 % erreicht. Die beiden Unternehmen haben eine 24-monatige technische Kooperationsvereinbarung unterzeichnet und planen, das Modul in den konzentrierenden Solarreaktor von Sparc Hydrogen zu integrieren und zu einem Freiluft-Pilotversuch weiterzuentwickeln.
Die STH-Effizienz misst den Anteil der einfallenden Sonnenenergie, der in die chemische Energie von Wasserstoff umgewandelt wird. Eine STH-Effizienz von 10 % bedeutet, dass 10 % des auf das System einfallenden Sonnenlichts in Wasserstoffenergie umgewandelt werden.
Dieses Ergebnis ist ein Etappenerfolg, jedoch kein Weltrekord. Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) der USA berichtete 2017 von einem photoelektrochemischen System mit einer STH-Effizienz von 16,2 %. Das NREL wies zugleich darauf hin, dass Labormessungen ohne strenge standardisierte Tests erhebliche Unterschiede aufweisen können.
Konventionelle Grünwasserstoffsysteme nutzen typischerweise Strom aus erneuerbaren Energien, um Elektrolyseure zum Spalten von Wasser anzutreiben. SunHydrogen verfolgt einen anderen Ansatz: Seine Module kombinieren Photoelektrochemie mit integrierten Photovoltaik-Elektrolyse-Komponenten und vereinen die Solarumwandlung und Wasserspaltung in derselben Vorrichtung, anstatt zunächst Strom in einem Kraftwerk zu erzeugen und dann zum Elektrolyseur zu leiten. Sparc Hydrogen hingegen setzt auf die photokatalytische Wasserspaltung: Sein Reaktor bündelt Sonnenlicht auf photokatalytische Materialien, um die Wasserstoffproduktion auszulösen. Das Unternehmen wurde auf Basis der Forschung von Professor Greg Metha, Chemiker an der Universität Adelaide, gegründet; sein Team demonstrierte 2021 die konzentrierende Solar-Wasserstoffproduktion.
Die Logik hinter der Kombination der beiden Technologien liegt darin, dass das SunHydrogen-Modul, wenn es unter konzentriertem Sonnenlicht effizient arbeitet, von dem hohen Solarfluss profitieren kann, für dessen Nutzung die Sparc-Reaktorarchitektur ausgelegt ist. Erste Tests zeigten, dass die Wasserstoffproduktion des Moduls mit der Konzentration des Sonnenlichts zunahm, was darauf hindeutet, dass eine höhere Lichtintensität die Ausbeute steigern kann, ohne das System aus seinem effektiven Arbeitsbereich zu bringen. Als nächsten Schritt werden die beiden Unternehmen die Konzentrationsniveaus im Labor erhöhen und anschließend möglicherweise zu einem Freiluftbetrieb in der SHARP-Pilotanlage in Roseworthy, Südaustralien, übergehen. Die Testergebnisse werden in eine gemeinsam finanzierte technisch-wirtschaftliche Bewertung einfließen, um die nivellierten Kosten pro Kilogramm Wasserstoff zu ermitteln.
Die wirtschaftliche Machbarkeit hängt nicht nur von der Effizienz ab. Eine höhere Effizienz kann die für eine bestimmte Wasserstoffmenge erforderliche Ausrüstung und Stellfläche verringern, doch das System muss auch Materialkosten, Katalysatoren, Optik, Wärmemanagement, Wartung und Haltbarkeit bewältigen. Für die direkte photoelektrochemische Wasserstoffproduktion ist die Haltbarkeit besonders kritisch: Das NREL weist darauf hin, dass Halbleitermaterialien bei Kontakt mit wässrigen Elektrolyten degradieren können, was es erschwert, hohe Laboreffizienz in eine lange Betriebslebensdauer zu überführen. SunHydrogen und Sparc Hydrogen müssen noch beweisen, dass die im Test erzielte Effizienz von kontrollierten Laborbedingungen auf größere Systeme unter konzentriertem Sonnenlicht übertragbar ist.
Wenn die Zusammenarbeit die Meilensteine erreicht, erhält Sparc Hydrogen eine Optionsfrist von 18 Monaten, um über eine langfristige Liefervereinbarung oder eine Fertigungslizenz für das SunHydrogen-Modul zu verhandeln.
