Wzrost wydajności sztucznego liścia dzięki zwiększonemu ciśnieniu w produkcji zielonego wodoru.

WarsawBadanie wykazało, że fotoelektrochemiczne ogniwa, które rozdzielają wodę w celu produkcji wodoru, działają znacznie lepiej pod wyższym ciśnieniem. Ogniwa te wykorzystują specjalne fotoelektrody do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną potrzebną do tego procesu. Naukowcy z HZB odkryli, że prowadzenie tych ogniw pod wyższym ciśnieniem może znacznie zmniejszyć straty energetyczne.

Badania wykazały, że zwiększenie ciśnienia z 1 do 8 bar zmniejsza całkowite straty energii o połowę, ogranicza straty optyczne spowodowane powstawaniem bąbelków oraz redukuje przenoszenie tlenu do elektrody przeciwnej. Najwyższą wydajność osiąga się przy ciśnieniach pomiędzy 6 a 8 bar.

Zwiększenie ciśnienia do 8 barów spowodowało wzrost wydajności o 5-10 procent. Ta poprawa wynika głównie z mniejszej liczby pęcherzyków tworzących się na elektrodach, co zapobiega rozpraszaniu światła i mniej blokuje elektrolit. Dzięki temu fotoelektrody lepiej absorbują światło i pozostają w kontakcie z elektrolitem, co pomaga utrzymać wysoką wydajność.

Ogniwa PEC osiągnęły sprawność do 19 procent, jednak przy tym poziomie występuje problem z tworzeniem się pęcherzyków. Badanie wykazało, że stosowanie wyższych ciśnień pomaga zmniejszyć rozmiary pęcherzyków. To pozwala utrzymać wysoką wydajność i sprawia, że proces produkcji wodoru jest bardziej efektywny i stabilny.

Zobacz również:

Dzisiaj · 11:20

Rewolucja w przeszczepach kości dzięki nowym technikom laboratoryjnym

Zespół badawczy opracował model do testowania różnych warunków i czynników w celu zidentyfikowania głównych determinantów efektywności. Odkryli, że zwiększanie ciśnienia powyżej 8 barów nie przynosi większych korzyści. W związku z tym zalecają utrzymywanie ciśnienia w przedziale od 6 do 8 barów dla uzyskania najlepszych rezultatów.

To nowe zrozumienie można zastosować w innych systemach elektrochemicznych i fotokatalitycznych, co mogłoby zwiększyć wydajność tych urządzeń. Dzięki temu zielony wodór stałby się bardziej praktyczną opcją, wymagając mniej energii do wytworzenia tej samej ilości wodoru, co obniżyłoby koszty oraz wpływ na środowisko. Mogłoby to również przyspieszyć wprowadzenie technologii zielonego wodoru na rynek.

Badania te pokazują, że komórki PEC mogą być skalowane do zastosowań przemysłowych. Dzięki zastosowaniu tych wyników w większych systemach, firmy mogą produkować wodór bardziej efektywnie i taniej. To wspiera przejście na zrównoważone źródła energii. Ogólnie rzecz biorąc, badania te są ważnym krokiem w kierunku uczynienia zielonego wodoru powszechnym źródłem energii. Przynosi to korzyści nie tylko sektorowi energetycznemu, ale także dostarcza czystego, odnawialnego źródła dla różnych zastosowań.