Ffynhonnell: spectre.ieee.org
Mae paneli solar yn lluosi ar doeau ac mewn gerddi ledled y byd wrth i gymunedau grynu am drydan adnewyddadwy. Ond dywed peirianwyr yng Ngwlad Belg y gallai'r paneli wneud mwy na chadw'r goleuadau ymlaen - gallen nhw hefyd gynhyrchu nwy hydrogen ar y safle, gan ganiatáu i deuluoedd gynhesu eu cartrefi heb ehangu eu holion traed carbon.
Tîm ynKatholieke Universiteit Leuven, neu KU Leuven,meddai ei fod wedi datblygupanel solar sy'n trosi golau haul yn uniongyrchol i hydrogen gan ddefnyddio lleithder yn yr awyr. Mae'r prototeip yn cymryd yr anwedd dŵr ac yn ei rannu'n foleciwlau hydrogen ac ocsigen. Os bydd yn graddio'n llwyddiannus, gallai'r dechnoleg helpu i fynd i'r afael â her fawr sy'n wynebu'r economi hydrogen.
Nid yw hydrogen, yn wahanol i danwydd ffosil, yn cynhyrchu allyriadau nwyon tŷ gwydr na llygredd aer pan gaiff ei ddefnyddio mewn cerbydau neu adeiladau sy'n cael eu pweru gan gell tanwydd. Ac eto mae bron pob hydrogen a gynhyrchir heddiw yn cael ei wneud gan ddefnyddioproses ddiwydiannolmae hynny'n cynnwys nwy naturiol, ac yn y pen draw mae hyn yn pwmpio mwy o allyriadau i'r atmosffer.
Mae nifer fach ond cynyddol o gyfleusterau yn cynhyrchu hydrogen “gwyrdd” gan ddefnyddio electrolysis, sy'n hollti moleciwlau dŵr gan ddefnyddio trydan - yn ddelfrydol o ffynonellau adnewyddadwy fel gwynt a solar. Mae ymchwilwyr eraill, gan gynnwys y tîm yng Ngwlad Belg, yn datblygu technolegau hollti dŵr solar uniongyrchol. Mae'r rhain yn defnyddio cydrannau cemegol a biolegol dŵr tosplit yn uniongyrchol ar y panel solar, gan fynd i'r afael â'r angen am blanhigion electrolysis mawr, drud.
“Efallai mai dod o hyd i ffordd i greu hydrogen mewn rhyw ffordd haws neu fwy effeithlon yw cwest y Greal Sanctaidd,” meddaiJim Fenton, sy'n cyfarwyddo'rCanolfan Ynni Solar Floridaym Mhrifysgol Central Florida.
KU Leuvenyn eistedd ar gampws glaswelltog yn Fflandrys, rhanbarth gogleddol Gwlad Belg sy'n siarad Iseldiroedd. Yn gynharach y mis hwn, athroJohan Martensa'i dîm yn yCanolfan Cemeg Arwyneb a Chatalysiscyhoeddodd y gallai eu prototeip gynhyrchu 250 litr o hydrogen y dydd ar gyfartaledd dros flwyddyn lawn, y maent yn honni ei fod yn record byd. Gallai teulu sy'n byw mewn tŷ yng Ngwlad Belg sydd wedi'i insiwleiddio'n dda ddefnyddio tua 20 o'r paneli hyn i ddiwallu eu hanghenion pŵer a gwresogi yn ystod blwyddyn gyfan, maen nhw'n rhagweld.
Mae'r panel solar yn mesur 1.65 metr o hyd - yn fras uchder oergell gegin, neu'r gohebydd hwn - ac mae ganddo allbwn pŵer graddedig o tua 210 wat. Gall y system drosi 15 y cant o'r ynni solar y mae'n ei dderbyn yn hydrogen, meddai'r tîm. Dyna naid sylweddol o effeithlonrwydd 0.1 y cant a gyflawnwyd ganddynt gyntaf 10 mlynedd yn ôl. (Ar wahân, ymchwilwyr rhyngwladol y llynedddywedodd eu bod wedi cyflawniEffeithlonrwydd 19 y cant wrth gynhyrchu hydrogen o hollti dŵr solar uniongyrchol.)
Fodd bynnag, roedd labordy Martens yn dynn ynglŷn â thechnoleg.Tom Bosserez, gwrthododd ymchwilydd ôl-ddoethuriaeth ddatgelu unrhyw fanylion penodol, gan nodi pryderon eiddo deallusol. Dywed yn unig fod y labordy yn arbenigo mewn “catalyddion, pilenni, ac hysbysebion.”
“Gan ddefnyddio ein harbenigedd yn y maes hwn, roeddem yn gallu datblygu system sy’n effeithlon iawn wrth fynd â dŵr o’r awyr a’i rannu’n hydrogen trwy ddefnyddio ynni’r haul,” ysgrifennodd Bosserez mewn e-bost. Wrth ofyn am rai o’r heriau peirianneg a wynebwyd ganddynt yn ystod degawd o ddatblygiad, meddai, “Y rhan anoddaf yw cael y dŵr allan o’r awyr.”
Mae papurau academaidd yn cynnig cliwiau gwasgaredig am y dechnoleg, er bod Bosserez yn dweud bod eu hymchwil “yn mynd y tu hwnt i’r hyn rydyn ni’n ei gyhoeddi.” Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r peirianwyr wedi astudio effeithiolrwydd amrywiaeth o ddefnyddiau, gan gynnwys hydraidd, aml-gyfforddcelloedd solar silicongyda “dimensiynau pore ar raddfa micromedr”;catalyddion ffilm denauwedi'i wneud o ocsid manganîs (III); a pholy (alcohol finyl)pilen cyfnewid anionsy'n cynnwys toddiant potasiwm hydrocsid a catalyddion wedi'u seilio ar nicel.
Dywed Martens yn gyffredinol fod ei dîm yn defnyddio “deunyddiau crai rhad” yn lle metelau gwerthfawr a chydrannau drud eraill. “Roeddem am ddylunio rhywbeth cynaliadwy sy’n fforddiadwy ac y gellir ei ddefnyddio’n ymarferol yn unrhyw le,”meddai wrth VRT, rhwydwaith darlledu cyhoeddus yng Ngwlad Belg.
Mae ymchwilwyr yn bwriadu profi eu prototeip mewn tŷ yn nhref wledig Oud-Heverlee. Byddai hydrogen yn cael ei storio mewn llestr gwasgedd bach tanddaearol yn ystod misoedd yr haf, yna ei bwmpio trwy'r tŷ yn ystod y gaeaf. Os aiff popeth yn unol â’r cynllun, dywed Martens y gallai’r tîm osod 20 panel yn y tŷ, neu adeiladu system gymdogaeth fwy i ganiatáu i deuluoedd eraill ddefnyddio’r hydrogen “gwyrdd”.
Dywed Fenton, o Ganolfan Ynni Solar Florida, ei bod yn llawer rhy gynnar i benderfynu a allai paneli solar sy'n cynhyrchu hydrogen ddod yn economaidd hyfyw ai peidio. Mae'r dechnoleg yn dal i fod yn y cyfnod datblygu cynnar iawn, ac - yn enwedig yn yr Unol Daleithiau - mae'r tanwyddau gwresogi presennol fel nwy naturiol yn gymharol rhad. Fodd bynnag, wrth i wledydd weithio i fynd i’r afael â newid yn yr hinsawdd, ac wrth i fwy o gymunedau osod seilwaith ynni adnewyddadwy lleol fel solar to, mae’n gweld rôl bosibl i’r systemau hydrogen hyn.
“Os bydd y cymhwysiad yn gweithio allan, gallai fod yn addas iawn i gynhyrchu hydrogen y gallwn ei storio a'i ddefnyddio ar gyfer gwresogi fy nhŷ, i'w goginio, efallai ei redeg yn fy nghar cell tanwydd,” meddai Fenton. “Dyma'r cyfleoedd dyfodolol hyn. Ond mae'n dal i fod yn rhywbeth y mae angen i ni baratoi ar ei gyfer. ”
