اختبار مشترك بين SunHydrogen وSparc يحقق كفاءة تتجاوز 10% في تحويل الطاقة الشمسية إلى هيدروجين

أخبار ar.wedoany.com، حققت وحدة شركة SunHydrogen للتحويل الشمسي إلى هيدروجين كفاءة تتجاوز 10% في تحويل الطاقة الشمسية إلى هيدروجين (STH) خلال اختبار مشترك مع شركة Sparc Hydrogen. وقد وقّعت الشركتان اتفاقية تعاون تقني لمدة 24 شهرًا، تخطط بموجبها لدمج الوحدة في مفاعل الطاقة الشمسية المركّزة التابع لشركة Sparc Hydrogen، والمضي قدمًا نحو مرحلة التجارب شبه الصناعية في الهواء الطلق.

تقيس كفاءة STH نسبة الطاقة الشمسية الساقطة التي يتم تحويلها إلى طاقة كيميائية في الهيدروجين. وتعني كفاءة STH البالغة 10% أن 10% من ضوء الشمس الساقط على النظام يتم تحويله إلى طاقة هيدروجين.

تُعد هذه النتيجة تقدمًا مرحليًا، لكنها ليست رقمًا قياسيًا عالميًا. فقد أبلغ المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) الأمريكي في عام 2017 عن نظام كهروضوئي-كهروكيميائي حقق كفاءة STH بلغت 16.2%. وفي الوقت نفسه، نبّه NREL إلى أن القياسات المخبرية غير الخاضعة لاختبارات معيارية صارمة قد تظهر فروقًا كبيرة بين المختبرات.

تعتمد أنظمة الهيدروجين الأخضر التقليدية عادةً على الكهرباء المولدة من مصادر متجددة لتشغيل المحللات الكهربائية لتفكيك الماء. أما SunHydrogen فتسلك مسارًا مختلفًا: إذ تجمع وحدتها بين التحويل الكهروضوئي-الكهروكيميائي ومكوّنات كهروضوئية-محللة كهربائية متكاملة، بحيث تدمج عملية تحويل الطاقة الشمسية وتفكيك الماء في جهاز واحد، بدلًا من توليد الكهرباء في محطة ثم نقلها إلى المحلل الكهربائي. أما Sparc Hydrogen فتتبع مسار التحفيز الضوئي لتفكيك الماء، حيث يعمل مفاعلها على تركيز ضوء الشمس على مادة محفزة ضوئيًا لإطلاق تفاعل إنتاج الهيدروجين. وقد تأسست الشركة بناءً على أبحاث الكيميائي البروفيسور Greg Metha من جامعة أديلايد، حيث عرض فريقه في عام 2021 إنتاج الهيدروجين باستخدام الطاقة الشمسية المركّزة.

يكمن منطق الجمع بين التقنيتين في أن وحدة SunHydrogen، إذا تمكنت من العمل بكفاءة تحت ضوء الشمس المركّز، يمكنها الاستفادة من التدفق الشمسي العالي الذي صُمم مفاعل Sparc للاستفادة منه. وأظهرت الاختبارات الأولية أن إنتاج الهيدروجين من الوحدة يزداد عند تركيز ضوء الشمس، مما يشير إلى أن زيادة شدة الإضاءة يمكن أن ترفع الإنتاجية، بدلًا من إخراج النظام عن نطاق تشغيله الفعّال. وتتمثل الخطوة التالية للشركتين في رفع مستويات التركيز في المختبر، ثم الانتقال المحتمل إلى منشأة SHARP التجريبية في روزوورثي بجنوب أستراليا للتشغيل في الهواء الطلق. وستُستخدم نتائج الاختبارات في تقييم اقتصادي-تقني مشترك التمويل لحساب التكلفة المعادلة لكل كيلوغرام من الهيدروجين.

لا تعتمد الجدوى التجارية على الكفاءة وحدها. فالكفاءة الأعلى يمكن أن تقلص حجم المعدات والمساحة المطلوبة لإنتاج كمية معينة من الهيدروجين، لكن يجب على النظام أيضًا أن يجتاز اختبارات تتعلق بتكاليف المواد والمحفزات والأنظمة البصرية والإدارة الحرارية والصيانة والمتانة. وتبرز المتانة كتحدٍ خاص في التحويل الكهروضوئي-الكهروكيميائي المباشر: إذ يشير NREL إلى أن مواد أشباه الموصلات قد تتحلل عند ملامستها للإلكتروليتات المائية، مما يجعل من الصعب ترجمة الكفاءة العالية في المختبر إلى عمر تشغيلي طويل. ولا يزال على SunHydrogen وSparc Hydrogen إثبات أن الكفاءة المحققة في الاختبارات يمكن أن تنتقل من الظروف المخبرية المضبوطة إلى أنظمة أكبر حجمًا تحت ضوء الشمس المركّز.

إذا حقق التعاون مراحله الرئيسية، فستحصل Sparc Hydrogen على فترة خيار مدتها 18 شهرًا للتفاوض على اتفاقية توريد طويلة الأجل أو ترخيص تصنيع لوحدات SunHydrogen.