ألواح مبتكرة تنتج وقود الهيدروجين بدون كهرباء

لفتت شركة Photreon، وهي شركة منبثقة عن Karlsruhe Institute of Technology (KIT)، انتباهًا كبيرًا مؤخرًا في حدث Hannover Messe، حيث عرضت لوح مفاعل ضوئيًا رائدًا لإنتاج الهيدروجين.

يتميز هذا الابتكار بنموذج أولي بمساحة متر مربع واحد مصمم لتوليد وقود الهيدروجين حصريًا من الماء وضوء الشمس، متجاوزًا تمامًا الحاجة إلى الكهرباء أو المحللات الكهربائية التقليدية. يعمل هذا النظام بشكل مستقل عن شبكة الكهرباء، مما يوفر حاجزًا محتملاً أقل للدخول للبنية التحتية اللامركزية للهيدروجين.

تقنية التحويل المباشر

تتضمن الطرق القياسية لإنتاج الهيدروجين الأخضر عادة عملية من مرحلتين: التقاط الطاقة الشمسية عبر الألواح الكهروضوئية، ثم استخدام تلك الكهرباء لتشغيل وحدة التحليل الكهربائي. يعمل نهج Photreon على تبسيط ذلك من خلال استخدام التحفيز الضوئي، وهي عملية تحويل مباشرة ووحيدة.

نتجنب التحويل عبر التحليل الكهربائي بالطاقة الكهربائية، منتجين الطاقة الكيميائية من ضوء الشمس والماء.

صرح بذلك Paul Kant، المؤسس المشارك لشركة Photreon. تستخدم هذه الطريقة مواد مصممة خصيصًا وحساسة للضوء تمتص الطاقة الشمسية، مما يثير الإلكترونات لتقسيم جزيئات الماء مباشرة إلى هيدروجين وأكسجين. يهدف هذا التحويل المباشر إلى تقليل التعقيد التقني وارتفاع تكاليف النظام التي حدت تاريخيًا من الانتشار الواسع لوقود الهيدروجين.

يؤكد التصميم الميكانيكي للألواح على قابلية التوسع وإزالة الغاز بكفاءة. قدمت KIT طلب براءة اختراع لتصميم الهندسة الداخلية للمفاعل، المصممة خصيصًا لتحسين التفاعل بين نقل الضوء والتفاعلات الكيميائية مع ضمان الفصل الفعال لغاز الهيدروجين.

لقد صممنا هندسة المفاعل لتحسين التفاعل بين نقل الضوء والتفاعل الكيميائي وإزالة نواتج التفاعل، ونحن نُظهر ذلك من خلال نموذجنا الأولي الذي تبلغ مساحته مترًا مربعًا واحدًا.

أضاف Kant.

حلول الطاقة اللامركزية

صُممت الألواح للإنتاج بالجملة، وتستخدم مواد شائعة وعمليات تصنيع قياسية، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة وقابلة للنشر على نطاق واسع. تسمح الطبيعة المعيارية للتقنية بتركيب مرن، تتراوح من وحدات صغيرة على الأسطح إلى مزارع هيدروجين شمسية واسعة في المناطق ذات التعرض الشمسي الوفير، مثل الشرق الأوسط وشمال إفريقيا (MENA).

يمكن استخدام الألواح حيث كان توفير الهيدروجين مكلفًا جدًا أو صعبًا لوجستيًا في السابق، على سبيل المثال في الشركات متوسطة الحجم التي ترغب في تغطية احتياجاتها المستقبلية في الموقع (مثل المواد الكيميائية المتخصصة، إنتاج الغذاء، أو تشغيل المعادن) أو في مشاريع الطاقة الشمسية واسعة النطاق في المناطق ذات أشعة الشمس الوفيرة.

أبرز فريق Photreon، مشددًا على إمكانية قيام الشركات بإنتاج الوقود في الموقع، مما يقلل اعتمادها على شبكات الطاقة الخارجية. يوفر هذا ميزة كبيرة للصناعات في منطقتنا، مما يعزز استقلالية أكبر في مجال الطاقة.

في الأماكن التي لا توجد بها اتصالات بشبكات الكهرباء أو شبكة هيدروجين، تفتح تقنيتنا إمكانيات جديدة للإنتاج المحلي.

اختتمت Maren Cordts، وهي أيضًا مؤسس مشارك. من خلال تمكين الإنتاج المحلي، يوفر النظام بديلاً وظيفيًا للمواقع الصناعية التي كانت تُعتبر سابقًا غير مجدية جغرافيًا أو اقتصاديًا لمشاريع الهيدروجين الأخضر. مع تحرك قطاع الطاقة نحو إزالة الكربون، توفر طريقة التحويل المباشر إلى الوقود هذه مسارًا جديدًا لاقتصاد الهيدروجين، مع التركيز على جعل إنتاج الطاقة النظيفة أكثر مباشرة وأقل اعتمادًا على البنية التحتية المعقدة والمركزية، وفقًا لـ Interesting Engineering.