S'està investigant com es pot produir hidrogen al pol sud mitjançant la llum solar i quin mètode és el més prometedor. Fins ara, la conclusió és que en regions extremadament fredes, pot ser molt més eficient connectar els mòduls fotovoltaics directament a l'electrolitzador, és a dir, acoblar-los tèrmicament.
Això es deu al fet que la calor residual dels mòduls fotovoltaics augmenta l'eficiència de l'electròlisi en aquest entorn. Els resultats d’aquest estudi, que ara s’ha publicat a Energy & Environmental Science, també són rellevants per a altres regions fredes de la Terra, com Alaska, Canadà i regions d’alta muntanya. En aquests llocs, l’hidrogen solar podria substituir els combustibles fòssils com el petroli i la benzina.
Quan la física ambiental Kira Rehfeld, de la Universitat de Heidelberg, va visitar l'Antàrtida per a la seva investigació, va quedar impactada per la intensa llum que hi havia. Sempre hi ha llum a l'estiu.
Aquesta radiació solar es podria utilitzar per subministrar energia a la infraestructura de recerca. No obstant això, els generadors, motors i escalfadors d’aquestes remotes regions, han estat alimentats fins ara per combustibles fòssils transportats per vaixells. A més dels elevats costos econòmics associats, la contaminació produïda fins i tot pels vessaments més petits és també un important problema que posa en perill l’ecosistema especialment sensible.
Els combustibles fòssils es podrien substituir per l’hidrogen, però, un medi energètic versàtil que, a més, es pot emmagatzemar molt bé a baixes temperatures. Per tant, la idea és utilitzar mòduls solars per produir hidrogen neutre per al clima durant l'estiu de l'Antàrtida dividint l'aigua en hidrogen i oxigen mitjançant l'electròlisi. Per fer això. es va sol·licitar finançament de la Fundació Volkswagen per investigar si es pot generar hidrogen amb llum solar fins i tot a temperatures inferiors a 0ºC, i quin mètode és el més adequat. Les baixes temperatures poden reduir considerablement l’eficiència de l’electròlisi, tot i que el fred realment augmenta l’eficiència de la majoria de mòduls solars.
Un cop comparat empíricament dos enfocaments diferents:
1.- Configuració convencional en què el mòdul fotovoltaic està separat tèrmicament i físicament del tanc d’electròlisi
2.- Nova configuració acoblada tèrmicament en què el mòdul fotovoltaic està a prop afavorint la difusió tèrmica.
Per simular les condicions antàrtiques, es va obtenir un congelador, es va fer un forat a la porta, es va instal·lar una finestra de quars i es va il·luminar l'interior de l'armari amb llum solar simulada. També. es va omplir el recipient d’electròlisi amb un 30% d’àcid sulfúric que té un punt de congelació al voltant dels -35ºC i que es un bon conductor de l’electricitat.
Després, es van configurar les cèl·lules experimentals i es va dur a terme una sèrie de mesures. Durant el funcionament, es va fer evident que la cèl·lula amb els mòduls fotovoltaics acoblats tèrmicament produïa relativament més hidrogen, ja que els mòduls fotovoltaics il·luminats passen la seva calor residual directament a l'electrolitzador. Fins i tot, es va poder augmentar l'eficiència afegint aïllament tèrmic addicional a l'electrolitzador. Com a resultat, la temperatura de l'electròlit va pujar durant la il·luminació de -20ºC a +13,5ºC.
Els resultats d’aquest estudi confirmen que els sistemes acoblats tèrmicament tenen una eficiència potencialment més alta que els desacoblats tèrmicament. Encara queda per veure si aquests avantatges es poden aprofitar econòmicament. Per tant, en la següent fase es volen provar prototips en condicions realistes.
L’experiment es fa dins d'un congelador. La llum entra per una finestra i genera a través de les cel·les solars el voltatge necessari per a la divisió electrolítica d’aigua.
L’hidrogen solar que s'ha generat localment, podria ser una opció per substituir els combustibles fòssils i eliminar el perill de la contaminació associada al medi ambient i a les emissions de CO2, no només al pol sud, sinó també a altres regions del món extremadament fredes i amb poca població. Això podria incloure els alts Alps, el Canadà i Alaska, els Andes i altres regions muntanyenques com l'Himàlaia.
Potser l' hidrogen generat per l'energia solar, inicialment serà econòmicament viable en aquest tipus de llunyanes regions del món.
Font: Universitat d’Ulm i la Universitat de Heidelberg
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada