Una nova cèl·lula solar presentada pels investigadors del Laboratori Nacional de Lawrence Berkeley (LBL) de Califòrnia, és capaç d'activar de forma selectiva l'electricitat i l'hidrogen. Els panells d'aquestes cèl·lules híbrides són una nova integració de dispositius fotovoltaics i electroquímics els quals, podrien satisfer simultàniament la demanda energètica en temps real mentre recullen l'hidrogen per fer-ne una reserva pels generadors solars, hidroelèctrics i eòlics per a l'alimentació d'equips que per exemple, utilitzen els avions.
El disseny del LBL és senzill i innovador. Podria tenir un gran impacte en la comercialització de l'hidrogen produït via energia solar, que ha estat un dels sants grials d'energia renovable durant diverses dècades. De fet, podria ser crucial per a la transició cap a la energia lliure de carboni que els científics del clima diuen que han d'assolir-se pel 2050 per evitar els pitjors impactes del canvi climàtic.
El que s'ha aconseguit recuperant l'hidrogen de l'energia solar, és la baixa eficiència de les cèl·lules fotoelectroquímiques (PEC), que separen aigua i alliberen el gas hidrogen. La majoria d'esforços, es centren en els dissenys en tàndem, en què les cel·les de PEC obtenen un impuls d'una cel·la PV adjacent connectada en sèrie. No obstant això, el desajusts elèctric i els contactes entre els dispositius PV i PEP malmeten bona part de l'energia de la cèl·lula fotovoltaica per tant, la producció d'hidrogen es manté limitada.
El disseny que està pendent de patent de LBL, és una cel·la híbrida fotoelectroquímica i voltaica (HPEV). L'HPEV fa un ús dual dels seus electrons excitats per fotons i, per tant, maximitza la seva eficiència global, ja que les centrals de cogeneració aconsegueixen una elevada eficiència de combustible obtenint calor i energia des del gas natural o el carbó.
La cel·la HPEV gestiona la seva doble funció afegint un tercer elèctrode. L'elèctrode PEC al capdamunt del dispositiu de manera que, utilitza tants electrons com pot per produir hidrogen, mentre que els elèctrodes fotovoltaics duals, permeten que les sobrants càrregues subministrin electricitat tal com ho fan en cel·les estàndard solars .
Posar els dobles contactes elèctrics a la cara posterior de la cel·la HPEV va ser l'avanç clau del disseny.
Els contactes posteriors dobles, ja són una tècnica perfectament aplicada en panells fotovoltaics d'alt rendiment basats en Sunpower de San José, on eliminen les tires d'elèctrodes de la cara superior per impedir que una mica de llum penetri a les cel·les.
Segev i els seus col·legues il·lustren l'impuls energètic del seu disseny simulant una cel·la HPEV utilitzant materials PEC que, com va demostrar Pihosh en el 2015, poden convertir el 6,8% de la llum solar a l'hidrogen. En la simulació de Segev et al., La cel·la HPEV obté la mateixa quantitat d'hidrogen, però converteix un 13,4 per cent de l'energia solar disponible, el que significa que triplica la conversió total d'energia.
La cel·la HPEV es pot modular elèctricament. Si es té un dipòsit de càrregues, es pot triar entre la producció d'hidrogen o d'electricitat, depenent del cost de l'electricitat en aquest moment. Aquesta funcionalitat podria ser crucial per a les xarxes elèctriques 100% renovables, com ara les que es requereixen per construir les empreses elèctriques de Hawai. Quan la demanda baixa o la potència eòlica cau, les plantes de cogeneració d'hidrogen equipades amb cèl·lules HPEV podrien augmentar la seva potència a la meitat per mantenir la xarxa equilibrada.
Font: IEEE Spectrum
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada