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Solarreaktor produziert Wasserstoff und fängt Abfall auf

24.04.2023

EPFL-Ingenieure haben einen Solarreaktor gebaut und getestet, der aus Sonnenlicht und Wasser Wasserstoff erzeugen kann. Das System ist nicht nur hocheffizient bei der Produktion von Wasserstoff, sondern fängt auch Sauerstoff und Wärmeabfälle ein, die ebenfalls verwendet werden können.

Wasserstoff wird sich zu einem Schlüsselfaktor für erneuerbare Energien entwickeln, und eine der effizientesten Methoden zu seiner Herstellung besteht darin, Wasser in seine Moleküle zu zerlegen. Wenn dieser Prozess mit Sonnenenergie durchgeführt wird, spricht man von künstlicher Photosynthese, und diesen Prozess nutzt der neue Reaktor.

Der EPFL-Reaktor sieht aus wie eine Satellitenschüssel und funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip: Eine große gekrümmte Oberfläche sammelt so viel Licht wie möglich und konzentriert es auf eine kleine Vorrichtung, die in der Mitte aufgehängt ist. In diesem Fall sammelt die Schale Wärme von der Sonne und fokussiert sie etwa 800 Mal auf den photoelektrochemischen Reaktor. Wasser wird in diesen Reaktor gepumpt, wo Sonnenenergie verwendet wird, um Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten.

Der Reaktor fängt auch zwei Abfallprodukte des Prozesses auf, die normalerweise frisch freigesetzt werden - Sauerstoff und Wärme. Sauerstoff kann für Krankenhäuser oder industrielle Zwecke nützlich sein, während Wärme durch einen Wärmetauscher geleitet und zum Erhitzen von Wasser oder dem Inneren eines Gebäudes verwendet werden kann.

Der Reaktor wurde im August 13, Februar und März 2020 während 2021 Tagen auf dem EPFL-Campus getestet, um zu sehen, wie er sich unter verschiedenen Wetterbedingungen verhält. Es wurde festgestellt, dass seine Solar-zu-Wasserstoff-Effizienz durchschnittlich über 20 % beträgt und etwa 500 g (1,1 lb) Wasserstoff pro Tag produziert. Das Team sagt, dass das System mit dieser Kapazität ein Jahr lang 1,5 Fahrzeuge mit Mittelstrecken-Wasserstoffbrennstoffzellen antreiben oder etwa die Hälfte des Strombedarfs eines vierköpfigen Haushalts decken könnte.

"Mit einer Ausgangsleistung von über 2 Kilowatt haben wir die 1-Kilowatt-Grenze für unseren Pilotreaktor überschritten und gleichzeitig einen Rekordwirkungsgrad für diesen großen Maßstab beibehalten", sagte Sophia Haussener, korrespondierende Autorin der Studie. "Die in dieser Arbeit erreichte Wasserstoffproduktionsrate ist in der Tat ein ermutigender Schritt in Richtung Kommerzialisierung dieser Technologie."

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