洛瑞斯洛桑联邦理工学院内的抛物面天线,在将太阳辐射集中近倍之后,抛物面上方的反应器利用阳光将水转化为有价值的可再生氢气、氧气和热量。
可再生能源科学与工程实验室负责人SophiaHaussener说:“这是太阳能制氢的第一个系统级示范工程。与实验室规模演示不同,它包括了所有辅助设备和组件。”
研究人员表示,目前输出功率超过2千瓦,已经突破了中试反应堆的1千瓦上限,同时保持了创纪录的高效率。这项工作中实现的氢气生产速度代表着这项技术朝着商业化实现迈出了令人鼓舞的一步。
这项工作建立在前期研究的基础上,前期利用可再生能源科学与工程实验室的高通量太阳模拟器在实验室规模上演示了这一概念,并于年发表在《自然能源》杂志上。现在,该团队在同一期刊上发表了他们在现实环境下扩大规模、高效和多方面的结果。
利用太阳能从水中产生氢气被称为人工光合作用,但该系统的独特之处在于它还能够大规模产生热量和氧气。
在抛物面聚集太阳光线后,水被泵入它的焦点,那里装有一个集成的光电化学反应器。在这个反应器中,光电化学电池利用太阳能将水分子电解或分解成氢气和氧气。热量也会产生,但不会作为系统损耗释放,而是通过热交换器传递,以便加以利用——例如,用于环境加热。
除了系统的主要输出氢气和热量外,光电解反应释放的氧分子也被回收和使用——例如,用于医疗。
工业和住宅能源该系统适用于工业、商业和住宅应用。目前可再生能源科学与工程实验室的衍生公司SoHHytecSA已经在部署商业化。这家理工学院初创公司正在与一家位于瑞士的金属生产设施合作,建造一个千瓦规模的示范工厂,该工厂将为金属退火工艺生产氢气,医院生产氧气,并为工厂的热水需要生产热量。
SoHHytec首席执行官SaurabhTembhurne说:“通过在该试点演示,我们在高输出功率密度下展示了前所未有的效率,从而实现了一个重要的里程碑”。
可再生能源科学与工程实验室负责人Haussener表示,目前人工光合作用系统正在逐步扩大规模,探索新的技术途径。如,正在研究一种大型太阳能系统分解二氧化碳,从而产生有用的材料,例如用于液体燃料的合成气或绿色塑料前体乙烯。