وحدة الهيدروجين الأمريكية SunHydrogen بمساحة 100 سم² تحقق كفاءة تتجاوز 10%

أخبار ar.wedoany.com، شركة SunHydrogen، وهي شركة تقنيات كهروضوئية كيميائية يقع مقرها في ولاية آيوا، حققت في وحدتها للهيدروجين بمساحة 100 سم² كفاءة تحويل للطاقة الشمسية إلى هيدروجين (STH) تتجاوز 10% في الاختبارات الأولية التي أجريت في مختبرات Sparc Hydrogen.

وفي وقت سابق، سجلت هذه الوحدة بمساحة 100 سم² كفاءة تحويل للطاقة الشمسية إلى هيدروجين في المنطقة النشطة بلغت 10.8% في منشآت البحث والتطوير التابعة لشركة هوندا (Honda). وتواصل هوندا وSunHydrogen التعاون بموجب اتفاقية تطوير مشتركة، بهدف تحويل هذه التقنية إلى ألواح هيدروجين قابلة للتركيب وتحقيق إنتاج تجاري فعال من حيث التكلفة.

أوضح تور إريك هوفتون، مدير الأعمال في SunHydrogen، لمجلة pv magazine أن هذا النظام يعتمد بنية متكاملة من أشباه الموصلات والمحفزات الكهربائية، ويتضمن أشباه موصلات ماصة للضوء، ووصلات كهربائية مصممة خصيصًا، ومحفزات لتحليل الماء، تعمل معًا كوحدة واحدة لإنتاج الهيدروجين. فعند امتصاص ضوء الشمس، تولد أشباه الموصلات إلكترونات وثقوبًا، وتقوم الوصلات الكهربائية بتوجيه حاملات الشحنة إلى محفزات تطور الهيدروجين والأكسجين المدمجة على التوالي، حيث تدفع الإلكترونات عملية إنتاج الهيدروجين بينما تدفع الثقوب عملية إنتاج الأكسجين.

في الألواح الكهروضوئية التقليدية، يُصمم تخطيط الخلايا والوصلات الكهربائية بشكل أساسي لنقل الطاقة إلى دوائر خارجية (مثل حزم المحلل الكهربائي المستقلة)؛ بينما صُممت وحدات أشباه الموصلات في SunHydrogen خصيصًا للتحويل المباشر من الطاقة الشمسية إلى الهيدروجين.

وقال هوفتون إنه بمصطلحات الطاقة الكهروضوئية، تتطابق خصائص الجهد والتيار لأشباه الموصلات مع الحمل الكهروكيميائي، مما يجعل الوحدة المقرونة تعمل عند نقطة التشغيل التي تحقق أقصى تحويل للطاقة الشمسية الواردة إلى طاقة كيميائية في الهيدروجين.

تعمل وحدة إنتاج الهيدروجين داخل غلاف مفاعل، يتولى تدوير الإلكتروليت وجمع ومعالجة الهيدروجين والأكسجين. ونظرًا للاقتران المباشر بين الوظيفة الكهروضوئية والوظيفة الكهروكيميائية، لا تتطلب هذه البنية حزم محلل كهربائي منفصلة، كما يمكنها الاستغناء عن معظم معدات تحويل الطاقة الكهربائية الشائعة. وعلى مستوى التجارب النصف صناعية والمستوى النظامي، لا تزال المكونات المساعدة للنظام (BOS) مستخدمة لتدوير الإلكتروليت ومعالجة الغازات والمراقبة والتحكم وضمان السلامة.

بعد الإعلان عن نتائج الاختبارات، توصلت SunHydrogen إلى اتفاق مع شركة Sparc Hydrogen الأسترالية التي يقع مقرها الرئيسي في أستراليا. وتعمل Sparc Hydrogen على تطوير عملية لإنتاج الهيدروجين لا تستخدم المحلل الكهربائي، بل تعتمد على ضوء الشمس المركّز والماء والمحفزات الضوئية. وتخطط الشركتان لتقييم دمج وحدات SunHydrogen في مفاعلات Sparc Hydrogen بهدف خفض تكلفة إنتاج الهيدروجين.

وأشار هوفتون إلى أنه خلال فترة التعاون التي تمتد 24 شهرًا مع Sparc Hydrogen، سيتقدم العمل في الاختبارات المعملية تحت ضوء الشمس المركّز وفقًا للمعالم التقنية المحددة؛ يلي ذلك إجراء اختبارات تحت ضوء الشمس المباشر وتقييم التكلفة المعادلة للهيدروجين في منشأة Sharp التابعة لشركة Sparc Hydrogen في جنوب أستراليا، مع إمكانية التوصل إلى اتفاقيات لتوريد الوحدات أو ترخيص التصنيع.

وأضاف هوفتون أن SunHydrogen تتعاون مع شركاء تصنيع مثل CTF Solar، لمواصلة تطوير منتجات ذات كفاءة أعلى تم تطويرها بالاشتراك مع قسم البحث والتطوير في هوندا.

في الاختبارات الخارجية، حققت SunHydrogen كفاءة تقترب من 9% باستخدام وحدة تطوير بمساحة 1.92 متر مربع وبأبعاد الألواح الكهروضوئية.

وقال هوفتون إنه في حال تمديد مشروع التطوير المشترك مع قسم البحث والتطوير في هوندا، تتوقع المرحلة التالية دفع بنية الوحدة نحو تحقيق كفاءة تحويل للطاقة الشمسية إلى هيدروجين في المنطقة النشطة تقترب من 15%، مع التركيز على تحويلها إلى وحدات أكبر حجمًا وقابلة للتصنيع.