Fraunhofer-ISE entwickelt Photovoltaik-/Elektrolysemodul mit III-V-Solarzellen zur direkten Wasserstofferzeugung
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben vielversprechende Wirkungsgrade für ein System erreicht, mit dem Solarenergie ohne Umwege zur Wasserstoffproduktion genutzt wird. Wasser-Moleküle werden hierbei mithilfe der hohen Photospannung von Mehrfachsolarzellen – also Solarzellen mit mehreren pn-Übergängen – gespaltet, wobei die Solarzellen wiederum elektrisch und thermisch mit Elektrolysezellen verbunden sind. Das Entwicklungsteam spricht von einem kombinierten Photovoltaik-/Elektrolyse-Modul. Mit einem im Freien vermessenen Demonstrator wurden nun nach Angaben des ISE Umwandlungswirkungsgrade bis zu 31,3 Prozent erreicht. Es werden also 31,3 Prozent der auftreffenden Sonnenenergie in chemische Energie – den Brennwert des erzeugten Wasserstoffs – umgewandelt.
Die Solarkomponente des Systems ist allerdings aufwendig. Zum Einsatz kommt konzentrierende Photovoltaik mit einem Feld aus Fresnel-Linsen. Diese bündeln das Licht auf hocheffiziente III-V-Solarzellen (Halbleiter aus Verbindungen von Materialien der dritten und fünften Hauptgruppe des Periodensystems). Solche Zellen kommen vor allem im Weltraum zum Einsatz, weil hier die sehr hohen Wirkungsgrade und die damit einhergehenden Gewichtsvorteile die hohen Kosten kompensieren. Ob die Verwendung in Photovoltaik-/Elektrolyse-Modulen nun eine auch für terrestrische Anwendungen wirtschaftliche Option darstellt, muss der weitere Verlauf der Entwicklung zeigen.
Perfektes Match
Rein technisch passt die Kombination jedenfalls sehr gut, erklärt Tom Smolinka, Abteilungsleiter Membranelektrolyse am Fraunhofer ISE: Die III-V-Zellen, die für diesen Anwendungsfall mit einer Leerlaufspannung von mehr als 4 Volt arbeiten, „haben wir für die Wasserstoff-Produktion direkt mit der Kathode und der Anode von zwei in Reihe geschalteten PEM-Elektrolysezellen verbunden und so ein perfektes Match der beiden elektrischen Kennlinien erreicht.« Der Strom aus den Solarzellen werde direkt und damit ohne Verluste zur Wasserstoff-Erzeugung genutzt.
Der Demonstrator hat mit einer Linsenfläche von 64 Quadratzentimetern einstweilen noch Labormaßstab. Der erzielte Wirkungsgradrekord zeige aber, „dass Wasserstoff sehr effizient direkt aus Sonnenlicht erzeugt werden kann«, sagt Frank Dimroth, Abteilungsleiter III-V-Photovoltaik und Konzentratortechnologie am Fraunhofer ISE. „Noch steht die Entwicklung am Anfang und es ist schwer zu sagen, wie schnell wir wettbewerbsfähige Systeme erreichen können. Um das Konzept weiterentwickeln zu können, suchen wir nach Investoren für unsere geplante Ausgründung Clearsun Energy.«
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Mit dem Brennstoffzellen-Mission Wasserstoff i X5 Hydrogen kehrt Sie wieder vollständig zurück, die gute, alte und pure Freude am Fahren!
Speziell Senioren im besten Rentenalter werden die einfache Art zu schätzen wissen , den Club der Klimawandel-Leugner endgültig zu verlassen. Es ändert sich so gut wie nix am Lebenskonzept “ Individuelle Mobilität im jungen Rentenalter“ gegenüber „früher“ .
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Zwar fährt ein Wasserstoff-Brennstoffzellenauto nicht direkt mit Wasser , spiegelbildlich oder rückwärts betrachtet aber schon. Zwischen Wasser rein und Wasser raus liegt enorm viel Technologie und Wissen , welches eine nachhaltige Mobilität ermöglicht.
Wenn es ein Moleküle gibt welches für den blauen Planeten als Lebensraum steht , dann das Wassermolekül H2O.