Ffynhonnell: sec.ucf.edu
Gellir defnyddio ynni'r haul i gynhyrchu hydrogen trwy ddwy broses: electrolysis dŵr gan ddefnyddio trydan a gynhyrchir gan yr haul a hollti dŵr solar yn uniongyrchol. Wrth ystyried trydan a gynhyrchir gan yr haul, mae bron pawb yn siarad am PV-electrolysis. Mae'r broses yn gweithio. Mewn gwirionedd, fe'i dangoswyd gyntaf yng Nghanolfan Ynni Solar Florida ym 1983 o dan gyllid trwy Ganolfan Ofod Kennedy NASA. Er ei fod yn dechnegol ddichonadwy, nid yw'n economaidd hyfyw eto. Ar wahân i gost, mae cwestiwn pam defnyddio trydan, cludwr ynni effeithlon iawn, i gynhyrchu hydrogen, cludwr ynni arall, ac yna ei drawsnewid yn drydan eto i'w ddefnyddio? Hynny yw, mae trydan mor werthfawr â thrydan, ein cludwr ynni mwyaf dymunol, fel efallai na fyddwn am ei ddefnyddio ar gyfer unrhyw beth heblaw hynny. Mae hyn yn arbennig o wir os yw trydan yn cael ei wneud o ffotofoltäig. Mae PV fel ffynhonnell ynni yn cyd-fynd â llwyth brig aerdymheru cyfleustodau'r genedl' s. Mae un yn llawer gwell ei fyd o ddefnyddio trydan PV fel trydan gan ei fod yn rhy wastraffus i'w ddefnyddio fel arall.
Pryd fydd yn gwneud synnwyr i wneud hydrogen o drydan a gynhyrchir gan yr haul? Yr ateb yw y byddwn am wneud hydrogen unrhyw bryd na ellir defnyddio trydan - oddi ar yr oriau brig mewn ardaloedd anghysbell, ac yn ystod amrywiadau tymhorol. Mae hydrogen o wynt, hydro, geothermol neu unrhyw fath arall o drydan a gynhyrchir gan yr haul yn werthfawr pan nad yw'r adnodd yn cyfateb i broffil llwyth y grid trydanol.
Os nad yw trydan solar trwy gell PV-electrolysis-tanwydd yn gwneud synnwyr, beth am hydrogen PV-electrolytig? Mewn gwirionedd, mae'r rhan fwyaf o'r drafodaeth am PV-electrolysis yn ymwneud â chynhyrchu hydrogen i'w ddefnyddio fel tanwydd modurol. Unwaith eto, nid yw'n ymddangos bod y senario hwn yn hyfyw. Ystyriwch achos gorsaf tanwydd hydrogen sy'n dosbarthu 1,000 galwyn o gasoline y dydd, tua hanner y cyfartaledd cenedlaethol. Sylwch fod un galwyn o gasoline yn cynnwys tua'r un faint o egni ag mewn un cilogram (kg) o hydrogen. Felly, bydd angen tua 1,000 kg o hydrogen y dydd ar orsaf tanwydd. Gan ddefnyddio gwerth gwresogi is hydrogen, yr egni trydanol sydd ei angen i gynhyrchu un kg o hydrogen yw 51 kWh (gan ddefnyddio effeithlonrwydd electrolyzer o 65%). Mae hyn yn golygu y bydd angen 51,000 kWh y dydd o drydan ar 1,000 kg / dydd o hydrogen. Gellir amcangyfrif faint o PV sydd ei angen i gyflenwi 51,000 kWh trwy rannu'r kWh â 5 awr / dydd. Felly, bydd angen 10,200 kWp neu 10.2 megawat o bŵer PV ar gyfer gweithredu gorsaf tanwydd hydrogen 1000 kg / dydd. Sylwch fod 1 kWp yn gofyn am oddeutu 10 metr sgwâr mewn arwynebedd ar gyfer PV ar effeithlonrwydd 10%.
Mae'r ail gategori, hollti dŵr solar yn uniongyrchol, yn cyfeirio at unrhyw broses lle mae'r egni solar yn cael ei ddefnyddio'n uniongyrchol i gynhyrchu hydrogen o ddŵr heb fynd trwy'r cam electrolysis canolradd. Ymhlith yr enghreifftiau mae:
hollti dŵr ffotodrydanol - mae'r dechneg hon yn defnyddio electrodau lled-ddargludol mewn cell ffotodrydanol, i drosi egni ysgafn yn egni cemegol hydrogen. Yn y bôn mae dau fath o system ffotodrydanol, - un yn defnyddio lled-ddargludyddion neu liwiau ac un arall yn defnyddio cyfadeiladau metel toddedig.
ffotobiolegol - mae'r rhain yn cynnwys cynhyrchu hydrogen o systemau biolegol gan ddefnyddio golau haul. Gall rhai algâu a bacteria gynhyrchu hydrogen o dan amodau addas. Mae pigmentau mewn algâu yn amsugno egni solar, ac mae ensymau yn y gell yn gweithredu fel catalyddion i rannu dŵr yn ei gyfansoddion hydrogen ac ocsigen.
cylchoedd thermochemegol tymheredd uchel - mae'r cylchoedd hyn yn defnyddio gwres solar i gynhyrchu hydrogen trwy hollti dŵr gan ddefnyddio camau thermochemegol.
nwyeiddio biomas - mae hyn yn defnyddio gwres i drosi biomas yn nwy synthetig sy'n llawn hydrogen.
Y prosesau ffotodrydanol a ffotobiolegol yw'r rhai y mae'n rhaid eu datblygu er mwyn cwrdd â'r gofynion ynni tymor hir. Heddiw mae systemau' s yn llai nag 1 y cant yn effeithlon (solar i hydrogen) ac mae angen iddynt gyrraedd effeithlonrwydd llawer uwch i fod yn economaidd. Hefyd, nid oes unrhyw osodiadau ar raddfa fawr o'r naill dechnoleg na'r llall.
Gall y cylchoedd thermochemegol tymheredd uchel sicrhau effeithlonrwydd rhagorol (mwy na 40 y cant), ond rhaid iddynt ddefnyddio derbynnydd / adweithyddion solar dwys sy'n gallu cyrraedd tymereddau sy'n fwy na 800º C. Astudiwyd amrywiaeth fawr o gylchoedd thermochemegol. (SeeProduction of Hydrogen gan Cylchoedd Hollti Dŵr Thermochemical Solar).
Mae nwyeiddio biomas yn defnyddio gwres i newid biomas (pren, gweiriau, neu wastraff amaethyddol) yn nwy synthetig. Mae cyfansoddiad y nwyon yn dibynnu ar y math o borthiant, presenoldeb ocsigen, tymheredd yr adwaith, a pharamedrau eraill. Mae nwyeiddwyr biomas wedi'u datblygu fel adweithyddion gwely sefydlog, gwely wedi'i hylifo a gwelyau wedi'u ffrwyno.
