Fraunhofer desarrolla un módulo en tándem para la producción directa de hidrógeno

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De pv magazine Alemania

 

En el proyecto conjunto Neo-PEC, tres institutos Fraunhofer han desarrollado “una alternativa apasionante” a la producción de hidrógeno con electrolizadores. La abreviatura PEC corresponde a photoelectrochemical cell, es decir, una célula fotoelectroquímica que permite la división solar directa del agua. La solución del proyecto de investigación, que se presentó por primera vez en junio, consiste en un módulo con una superficie de alrededor de medio metro cuadrado que puede interconectarse para formar unidades mayores y así, según un comunicado de prensa, “permite producir y suministrar hidrógeno de forma muy flexible utilizando energía solar”.

La unidad, conocida como “módulo PEC en tándem”, consta de dos paneles de vidrio flotado recubiertos de materiales semiconductores. Una cara del módulo absorbe la luz de onda corta, mientras que al mismo tiempo la luz de onda larga atraviesa la capa superior de vidrio y es absorbida en el reverso. El módulo libera hidrógeno por el reverso o cara catódica y oxígeno por la cara superior (cara anódica). Es importante mantener los dos elementos separados entre sí.

A lo largo de los tres años que ha durado el proyecto, se han investigado y desarrollado materiales semiconductores de gran pureza, que se aplican mediante “procesos de recubrimiento especialmente suaves”. Esto aumenta el rendimiento del hidrógeno. Según explica Arno Görne, Director del Grupo de Materiales Funcionales para Microsistemas Híbridos del Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos (IKTS), “además de las propiedades del material, que también hemos optimizado, las estructuras resultantes tienen una gran influencia en la actividad del reactor”. El sistema recibe tensión adicional a través de “elementos fotovoltaicos” conectados en el módulo. Esto actúa “como un turbo que acelera la actividad y aumenta aún más la eficiencia”.

El resultado es un reactor que produce hidrógeno separado del oxígeno, que puede recogerse directamente. En las condiciones de irradiación europeas, con 100 metros cuadrados de superficie del módulo se pueden producir unos buenos 30 kilos de hidrógeno. Esto permitiría “a un coche de hidrógeno, por ejemplo, recorrer entre 15 y 20.000 kilómetros”. A modo de comparación: en la misma superficie se podrían generar unos 16.000 kilovatios hora de energía eléctrica con módulos solares (también en Europa Central), lo que es suficiente para electrolizar unos 300 kilos de hidrógeno.

Según Görne, las dimensiones de las unidades individuales están “limitadas por el hecho de que nuestro módulo divide el agua directamente, pero la electricidad también debe pasar de un lado a otro. A medida que aumenta la superficie del módulo, las resistencias crecientes tienen un efecto desfavorable en el sistema. Por esta razón, el formato que se ha seleccionado ahora ha demostrado ser óptimo en la fase actual de desarrollo. Es “estable, robusto y significativamente mayor que todas las soluciones comparables”. Una gran ventaja es la escalabilidad mediante la interconexión de varios módulos.

Los institutos implicados -además del IKTS, son el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Superficies y Películas Finas IST y el Centro Fraunhofer de Fotovoltaica de Silicio CSP- ya han realizado varias pruebas de campo para comprobar su desarrollo. Ahora persiguen el objetivo de continuar su cooperación en un proyecto de seguimiento y también tienen previsto implicar a empresas.

 

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