SunHydrogen是一家总部位于爱荷华州的光电化学技术公司,其100 cm²氢气模块在Sparc Hydrogen实验室的初步测试中实现超过10%的太阳能制氢(STH)转换效率。
此前,该100 cm²模块在本田(Honda)研发设施中测得的有源区太阳能制氢效率为10.8%。本田与SunHydrogen持续依据联合开发协议合作,目标是把这项技术转化为可安装的氢气面板,并实现有成本效益的商业生产。
SunHydrogen业务总监Tor Erik Hoftun向pv magazine介绍,这套系统采用集成式半导体-电催化剂架构,包含光吸收半导体、专门设计的触点和分解水催化剂,作为一个单一产氢模块协同工作。阳光被吸收后,半导体产生电子和空穴,触点把载流子分别引导至集成析氢和析氧催化剂,电子驱动氢气产生,空穴驱动氧气产生。
传统光伏组件的电池布局和电触点主要用于向外部电路(例如独立的电解槽堆栈)输送电力;SunHydrogen的半导体模块则专为直接的太阳能到氢能转换而设计。
Hoftun说,用光伏术语讲,半导体的电流-电压特性与电化学负载相匹配,使耦合模块运行在将入射太阳能最大限度转化为氢中化学能的工作点上。
产氢模块在反应器外壳内运行,外壳负责电解液循环以及氢气和氧气的收集处理。由于光伏与电化学功能直接耦合,该架构无需单独的电解槽堆栈,也能省去大部分常用电力转换设备。中试和系统级别,辅助的系统平衡部件(BOS)仍用于电解液循环、气体处理、监控、控制和安全性保障。
测试结果公布后,SunHydrogen与总部位于澳大利亚的Sparc Hydrogen达成协议。Sparc Hydrogen正在开发一种不使用电解槽,而利用聚光阳光、水和光催化剂制氢的工艺。双方计划评估将SunHydrogen模块集成至Sparc Hydrogen反应堆,以降低氢气生产成本。
Hoftun表示,为期24个月的Sparc Hydrogen合作中,聚光阳光下的实验室测试进展将视技术里程碑而定;随后将在南澳大利亚Sparc Hydrogen的Sharp设施开展现场阳光测试和平准化氢气成本评估,并有可能达成模块供应或制造许可协议。
Hoftun补充说,SunHydrogen正携手CTF Solar等制造合作伙伴,推进与本田研发部门联合开发的更高效率产品。
在户外测试中,SunHydrogen使用1.92平方米、光伏尺寸的开发模块实现了接近9%的效率。
Hoftun称,若与本田研发部门的联合开发项目延长,下一阶段预计将模块架构推进至接近15%的有源区太阳能制氢效率,重点是把它转化为更大、可制造的模块。
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