作者：EcolePolytechniqueFédéraledeLausanne

氫將在減少我們對化石燃料的依賴方面發揮關鍵作用。它可以通過利用太陽能來分解水分子而持續產生。由此產生的清潔能源可以儲存、用于汽車燃料或按需轉換成電能。但是，在大規模、經濟實惠的情況下使其可靠是研究人員面臨的一個挑戰。高效的太陽能制氫需要稀有而昂貴的材料——包括太陽能電池和催化劑——來收集能量然后將其轉化。

EPFL可再生能源科學與工程實驗室（LRESE）的科學家們提出了一個想法，即集中太陽輻射，以較低的成本在某一特定區域產生更多的氫。他們開發了一種增強型光電化學系統，當與集中太陽輻射和智能熱管理結合使用時，可以將太陽能轉化為氫，轉化率為17%，功率和電流密度達到前所未有的水平。而且，它們的技術穩定，能夠處理日常太陽輻射的隨機動力學問題。

他們的研究結果剛剛發表在《自然能源》雜志上。該研究的合著者SaurabhTembhurne說：“在我們的設備中，一層薄薄的水流過一個太陽能電池來冷卻它。系統溫度仍然相對較低，這使得太陽能電池能夠提供更好的性能。同時，水提取的熱量被轉移到催化劑上，從而改善化學反應，提高制氫速度，”LRESE的研究人員FredyNandjou補充道，“因此，在轉化過程的每一步都對制氫進行了優化。”

科學家們利用LRese獨特的太陽模擬器來演示他們的設備的穩定性能。實驗室規模演示的結果非常理想，以至于該設備已經升級，目前正在EPFL的洛桑校區進行戶外測試。研究小組安裝了一個直徑為7米的拋物面鏡，它將太陽輻射濃縮到1000倍，并驅動這個裝置。第一次測試正在進行中。

氫氣站

科學家們估計，他們的系統可以運行超過30000小時或者近四年，而且不需要更換任何部件。如果每四年更換一次某些部件，則可以運行長達20年。他們的太陽能集中器跟隨太陽軌跡進行轉動，以最大限度地提高產量。LRESE負責人和項目負責人SophiaHaussener解釋說：“在陽光明媚的天氣下，我們的系統每天能產生1千克氫氣，這足以讓氫動力汽車行駛100到150公里。”

對于分布式、大規模的制氫，幾個濃縮器系統可以一起用于化工廠或制氫站的制氫。Tembhurne和Haussener計劃與一家名為Sohytec的分拆公司一起將他們的技術從實驗室轉移到工業領域。

開源軟件

由于有一個開放的接口，它將可以及時監測系統的性能。

作為研究的一部分，科學家們還進行了技術和經濟可行性研究，并開發了一個名為Specdo（太陽能光電化學設備優化）的開源軟件程序。這個程序可以幫助工程師設計用于生產太陽能氫的低成本光電化學系統的組件。此外，他們還提供了一個稱為SPECDC（太陽能光電化學裝置比較）的動態基準測試工具，用于比較和評估所有光電化學系統演示。