US-amerikanisches SunHydrogen erreicht über 10 % Wirkungsgrad bei der Wasserstoffproduktion mit 100-cm²-Modul

de.wedoany.com-Bericht: SunHydrogen, ein auf photoelektrochemische Technologien spezialisiertes Unternehmen mit Hauptsitz in Iowa, hat bei ersten Tests im Labor von Sparc Hydrogen mit seinem 100-cm²-Wasserstoffmodul eine solare-zu-Wasserstoff-Umwandlungseffizienz (STH) von über 10 % erzielt.

Zuvor hatte dieses 100-cm²-Modul in den Forschungseinrichtungen von Honda eine solare-zu-Wasserstoff-Effizienz von 10,8 % in der aktiven Zone gemessen. Honda und SunHydrogen arbeiten weiterhin im Rahmen einer gemeinsamen Entwicklungsvereinbarung zusammen, mit dem Ziel, diese Technologie in installierbare Wasserstoffpaneele umzuwandeln und eine kosteneffiziente kommerzielle Produktion zu erreichen.

Tor Erik Hoftun, Geschäftsführer für Geschäftsentwicklung bei SunHydrogen, erklärte gegenüber pv magazine, dass das System eine integrierte Halbleiter-Elektrokatalysator-Architektur verwendet, die lichtabsorbierende Halbleiter, speziell entwickelte Kontakte und Katalysatoren zur Wasserspaltung umfasst, die als ein einziges Wasserstoffproduktionsmodul zusammenarbeiten. Nach der Absorption von Sonnenlicht erzeugen die Halbleiter Elektronen und Löcher; die Kontakte leiten die Ladungsträger jeweils zu den integrierten Wasserstoffentwicklungs- und Sauerstoffentwicklungskatalysatoren, wobei die Elektronen die Wasserstoffproduktion antreiben und die Löcher die Sauerstoffproduktion antreiben.

Während die Zellanordnung und die elektrischen Kontakte herkömmlicher Photovoltaikmodule hauptsächlich dazu dienen, Strom an externe Stromkreise (z. B. separate Elektrolyseur-Stapel) zu liefern, sind die Halbleitermodule von SunHydrogen speziell für die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in Wasserstoff ausgelegt.

Hoftun sagte, in Photovoltaik-Begriffen ausgedrückt, sei die Strom-Spannungs-Charakteristik des Halbleiters auf die elektrochemische Last abgestimmt, sodass das gekoppelte Modul an einem Arbeitspunkt arbeitet, der die Umwandlung der einfallenden Sonnenenergie in chemische Energie im Wasserstoff maximiert.

Das Wasserstoffproduktionsmodul arbeitet in einem Reaktorgehäuse, das für die Elektrolytzirkulation sowie die Sammlung und Handhabung von Wasserstoff und Sauerstoff verantwortlich ist. Da die photovoltaischen und elektrochemischen Funktionen direkt gekoppelt sind, benötigt diese Architektur keinen separaten Elektrolyseur-Stapel und kann auf den Großteil der üblichen Stromumwandlungsausrüstung verzichten. Auf Pilot- und Systemebene werden weiterhin Hilfskomponenten für die Systembilanz (BOS) für Elektrolytzirkulation, Gasbehandlung, Überwachung, Steuerung und Sicherheitsgewährleistung eingesetzt.

Nach der Veröffentlichung der Testergebnisse schloss SunHydrogen eine Vereinbarung mit dem in Australien ansässigen Unternehmen Sparc Hydrogen. Sparc Hydrogen entwickelt ein Verfahren, das ohne Elektrolyseur auskommt und konzentriertes Sonnenlicht, Wasser und Photokatalysatoren zur Wasserstoffproduktion nutzt. Beide Parteien planen zu bewerten, ob SunHydrogen-Module in den Sparc-Hydrogen-Reaktor integriert werden können, um die Wasserstoffproduktionskosten zu senken.

Hoftun erklärte, dass während der 24-monatigen Zusammenarbeit mit Sparc Hydrogen der Fortschritt der Labortests unter konzentriertem Sonnenlicht von technologischen Meilensteinen abhängen werde; anschließend seien Feldtests unter realem Sonnenlicht und eine Bewertung der levelisierten Wasserstoffkosten an der Sharp-Anlage von Sparc Hydrogen in Südaustralien geplant, mit der Möglichkeit einer Modulliefer- oder Fertigungslizenzvereinbarung.

Hoftun fügte hinzu, dass SunHydrogen mit Fertigungspartnern wie CTF Solar zusammenarbeite, um die gemeinsam mit der Forschungsabteilung von Honda entwickelten Produkte mit höherem Wirkungsgrad voranzutreiben.

Bei Außentests erreichte SunHydrogen mit einem Entwicklungsmodul in Photovoltaikgröße von 1,92 Quadratmetern einen Wirkungsgrad von nahezu 9 %.

Hoftun sagte, falls das gemeinsame Entwicklungsprojekt mit der Forschungsabteilung von Honda verlängert werde, sei in der nächsten Phase geplant, die Modularchitektur auf eine solare-zu-Wasserstoff-Effizienz von nahezu 15 % in der aktiven Zone voranzutreiben, mit dem Schwerpunkt, sie in größere, fertigungsfähige Module zu überführen.