Trang chủ >> Khoa học công nghệ

Nghiên cứu sản xuất hydro năng lượng mặt trời với ánh sáng mặt trời tập trung

Cập nhật lúc : 11:15 | 04/05/2019

Hydrogen sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch. Nó có thể được sản xuất bền vững bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời để phân tách các phân tử nước. Năng lượng sạch kết quả có thể được lưu trữ, sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho ô tô hoặc chuyển đổi thành điện theo yêu cầu. Nhưng làm cho nó đáng tin cậy trên quy mô lớn và với chi phí phải chăng là một thách thức cho các nhà nghiên cứu. Sản xuất hydro năng lượng mặt trời hiệu quả đòi hỏi vật liệu hiếm và đắt tiền - cho cả pin mặt trời và chất xúc tác - để thu thập năng lượng và sau đó chuyển đổi nó.
Sophia Haussener, chủ trì dự án, Saurabh Saurabh Tembhurne và Fredy Nandjou. 
Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Khoa học và Kỹ thuật Năng lượng tái tạo (LRESE) của EPFL đã đưa ra ý tưởng tập trung chiếu xạ mặt trời để sản xuất một lượng hydro lớn hơn trên một khu vực nhất định với chi phí thấp hơn. Họ đã phát triển một hệ thống điện hóa quang điện cải tiến, khi được sử dụng cùng với chiếu xạ mặt trời tập trung và quản lý nhiệt thông minh, có thể biến năng lượng mặt trời thành hydro với tỷ lệ chuyển đổi 17% có công suất và mật độ hiện tại chưa từng có. Hơn nữa, công nghệ của họ ổn định và có thể xử lý các động lực ngẫu nhiên của chiếu xạ mặt trời hàng ngày.
Kết quả nghiên cứu của họ vừa được công bố trên tạp chí Năng lượng tự nhiên. Saurabh Tembhurne, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: "Trong thiết bị của chúng tôi có một lớp nước mỏng chảy qua pin mặt trời để làm mát nó. Nhiệt độ của hệ thống tương đối thấp, cho phép pin mặt trời mang lại hiệu suất tốt hơn". "Đồng thời, nhiệt được chiết xuất từ ​​nước được chuyển đến các chất xúc tác, do đó cải thiện phản ứng hóa học và tăng tốc độ sản xuất hydro," Fredy Nandjou, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm cho biết. Vì vậy việc sản xuất hydro được tối ưu hóa ở mỗi bước của quá trình chuyển đổi.
Các nhà khoa học đã sử dụng trình mô phỏng năng lượng mặt trời độc đáo của LRESE để chứng minh hiệu suất ổn định của thiết bị của họ. Kết quả từ các cuộc thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm hứa hẹn rằng thiết bị đã được nâng cấp và hiện đang được thử nghiệm ngoài trời, trong khuôn viên Lausanne của EPFL. Nhóm nghiên cứu đã lắp đặt một gương parabol đường kính 7 mét, tập trung chiếu xạ mặt trời với hệ số 1.000 và điều khiển thiết bị. Các thử nghiệm đầu tiên đang được tiến hành.
Trạm hydro
Các nhà khoa học ước tính rằng hệ thống của họ có thể chạy trong hơn 30.000 giờ - hoặc gần bốn năm - mà không cần thay thế bộ phận nào, và lên đến 20 năm nếu một số bộ phận được thay thế sau mỗi bốn năm. Bộ tập trung năng lượng mặt trời của họ quay và tự động hướng theo vị trí mặt trời để tối đa hóa năng suất của nó. Sophia Haussener, người đứng đầu của Trung tâm và lãnh đạo dự án, giải thích: "Trong thời tiết nắng, hệ thống của chúng tôi có thể tạo ra tới 1 kg hydro mỗi ngày, đủ nhiên liệu cho một chiếc xe chạy bằng hydro để đi được 100 đến 150 km. "
Đối với thế hệ hydro phân tán, quy mô lớn, một số hệ thống tập trung có thể được sử dụng cùng nhau để sản xuất hydro tại các nhà máy hóa chất hoặc cho các trạm hydro. Tembhurne và Haussener đang lên kế hoạch đưa công nghệ của họ từ phòng thí nghiệm vào ngành công nghiệp với một công ty phụ trợ có tên SoHHytec.
Phần mềm mã nguồn mở
Nhờ một giao diện mở, nó sẽ có thể theo dõi hiệu suất tức thời của hệ thống.
Là một phần của nghiên cứu, các nhà khoa học cũng thực hiện một nghiên cứu khả thi về kinh tế, công nghệ và phát triển một chương trình phần mềm nguồn mở có tên là SpecDO (Tối ưu hóa thiết bị quang hóa mặt trời. Chương trình này có thể giúp các kỹ sư thiết kế các thành phần cho hệ thống quang hóa chi phí thấp để sản xuất hydro năng lượng mặt trời. Ngoài ra, họ đã cung cấp một công cụ đo điểm chuẩn động có tên là SpecDC (So sánh thiết bị quang hóa mặt trời), để so sánh và đánh giá tất cả các trình diễn hệ thống quang hóa. 
Theo Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne 
Ý kiến phản hồi
Gửi bình luận
Bình luận