به گزارش تاسیسات نیوز، آیا می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟
یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود.
سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است.
این رویکرد توسط محققان مؤسسه تحقیقاتی لوزان (EPFL) و مرکز الکترونیک و میکروتکنولوژی سوئیس (CSEM) ارائه شده است که در درون خود هر آنچه را که یک سیستم قوی و مؤثر در صنایع داشته است، را دارد. این نمونه، از سه بخش بهم پیوسته و نسل جدید از سلولهای خورشیدیِ موسوم به crystalline silicon (سیلیکونهای متبلور) که به یک سیستم الکترولیز متصل شده، تشکیل شده است که حتی برای اجرا به فلزات کمیاب نیز متکی نیستند.
این نمونه، قادر خواهد بود که انرژی نوری را به هیدروژن با نرخ 14.2 درصد تبدیل کند که این نرخ در طول یکصد ساعت اجرای کار سیستم در شرایط آزمایشگاهی ثابت بود. از لحاظ عملکرد، این نرخ، یک رکورد جهانی برای سلولهای نوری سیلیکونی و همچنین برای تولید هیدروژن بدون استفاده از فلزات کمیاب می باشد. همچنین بخاطر سطح پایداری سیستم نیز یک رکورد محسوب می شود.
قدرت لازم برای حرکت اتومبیل به میزان 10000 کیلومتر در سال
مقاله مربوط به این روش که به نسبت تحقیقات و تولیدات پیشین، در زمینه های قابلیت اجرایی، شرایط پایداری، طول عمر و هزینه مؤثر یک سروگردن بالاتر است در ژورنال The Electrochemical Society منتشر شده است. کریستوف بالیف همکار نویسنده مطالعه می گوید: «یک سیستم 12 تا 14 متر مربعی که در شرایط آفتاب سوئیس آزمایش شد توانست هیدروژن کافی برای یک اتومبیل برقی برای حرکت به اندازه ده هزار کیلومتر را فراهم کند.»
سلولهای “های ولتاژ”
دلیل اصلی کارکرد اعجاب آور این سیستم، استفاده از ترکیب نوعی از سلولهای خورشیدیِ سیلیکونهای متبلور می باشد که بر اساس فناوری هتروجانکشن ساخته شده اند. ساختمان ساندویچی تولید شده توسط محققان که از لایه هایی از سیلیکونهای متبلور و سیلیکونهای بی نظم تشکیل شده است اجازه دستیابی به ولتاژهای بالا را می دهد.
این موضوع بدین معناست که تنها سه عدد از این سلولهای مرتبط با هم می توانند انرژی لازم برای الکترولیز آب را تحویل بدهند. فرآیند الکتروشیمیاییِ تجزیه آب نیز توسط کاتالیستی انجام می پذیرد که از نیکل تشکیل شده است و صد البته نیکل به وفور در دسترس است.
میگوئل مودستینو از مرکز EPFL می گوید: «با تکنولوژی سیلیکون های متبلور فعلی برای دستیابی به چنین ولتاژی نیاز به استفاده از چهار سلول بود که همین موضوع برتری سیستم جدید را نشان می دهد.»
روشی پایدار و اقتصادی در طول زمان
این سیستم جدید تا بدینجا از منظر هزینه، قابلیت و طول عمر بی همتاست. ژان ویلِم شاتهاف، محققی از CSEM و همکار نویسنده مطالعه می گوید: «ما قصد داشتیم یک سیستم با کارایی بسیار بالا را توسعه دهیم که تحت هر شرایطی بخوبی کار کند. سلولهای هتروجانکشن که ما استفاده کردیم متعلق به خانواده سلولهای سیلیکونی متبلور بودند و در بازار پنلهای خورشیدی به وفور یافت می شوند.»
محققان در این نمونه، از سلولهای هتروجانکشن استاندارد استفاده کردند. آنها با استفاده از سلولهایی که کیفیت بالایی دارند توانستند به نرخ 16 درصد دست پیدا کنند.
انتهای خبر