https://cleantechnica.com/2024/12/21/...-that-produce-green-hydrogen/
Ein weiterer Meilenstein für Solarmodule, die grünen Wasserstoff produzieren
Die weltweite grüne Wasserstoffindustrie hat in den letzten Monaten eine Reihe von Rückschlägen hinnehmen müssen. Dennoch werden weiterhin Vereinbarungen getroffen und die Forschung und Entwicklung geht zügig weiter, mit dem Ziel, Erdgas aus der Wasserstoffversorgungskette zu verdrängen. Die neueste Nachricht aus der Forschung ist, dass das US-amerikanische Start-up-Unternehmen SunHydrogen gerade einen weiteren Meilenstein für seine mit Nanopartikeln ausgestatteten Solarmodule erreicht hat, mit denen grüner Wasserstoff in einem Schritt und ohne teure Elektrolyseanlagen hergestellt werden kann.
Grüner Wasserstoff ohne Elektrolyse
Wenn die Kombination von grünem Wasserstoff und Solarmodulen an die bahnbrechende Arbeit des Harvard-Professors Daniel Nocera zum Thema „künstliches Blatt“ erinnert, dann ist das richtig. Das auch als „bionisches Blatt“ bezeichnete künstliche Blatt nutzt eine photoelektrochemische Reaktion, die den natürlichen photosynthetischen Prozess nachahmt, mit dem Pflanzen Sonnenlicht in chemische Energie umwandeln.
Die photoelektrochemische Reaktion macht die Zufuhr von Fremdenergie überflüssig, was zu einem wirtschaftlichen Wasserstoffproduktionssystem führen könnte. Dies steht im Gegensatz zur Wasserelektrolyse, die sich als die bevorzugte Methode zur Erzeugung von Wasserstoff aus erneuerbaren Ressourcen herauskristallisiert hat. Bei Elektrolyse-Systemen wird mit Hilfe von elektrischem Strom Wasserstoffgas aus Wasser herausgelöst, wobei der Strom vorzugsweise aus erneuerbaren Ressourcen stammt (weitere Informationen zur Elektrolyse finden Sie hier).
Wenn man bedenkt, dass sich die Photosynthese vor vielen Millionen Jahren entwickelt hat, ist die Aufgabe, den Prozess innerhalb von ein oder zwei Jahrzehnten künstlich nachzubilden, ziemlich ehrgeizig, erst recht, wenn das Ziel darin besteht, zu einem wettbewerbsfähigen Ergebnis zu kommen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass ein Großteil der Aktivitäten immer noch auf Labor- und Demonstrationsebene stattfindet.
Die nächsten Schritte für Solarmodule zur Erzeugung von grünem Wasserstoff
Dennoch gibt es erste Anzeichen für einen Aufschwung. Der photoelektrochemische Weg wurde auf dem Radar von CleanTechnica zum ersten Mal um 2011 herum entdeckt. Kurz darauf, im Jahr 2012, tauchte das Unternehmen HyperSolar auf. CleanTechnica nahm das Unternehmen 2020 erneut zur Kenntnis, nachdem es sich in SunHydrogen umbenannt hatte und die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten weit fortgeschritten waren.
Im Jahr 2020 wurde die Forschungspartnerschaft mit der University of Iowa erneuert und das Personal und Budget aufgestockt. „Das erweiterte Forschungs- und Entwicklungsteam wird sich auf die Entwicklungsarbeiten konzentrieren, die erforderlich sind, um die Kommerzialisierung der bahnbrechenden Nanopartikeltechnologie für erneuerbaren Wasserstoff voranzutreiben“, erklärte SunHydrogen selbst.
Das Herzstück der Technologie von SunHydrogen besteht aus Nanopartikeln, die das Unternehmen „photoelektrosynthetisch aktive Heterostrukturen“ oder kurz PAH nennt und die direkt durch Sonnenenergie aktiviert werden, um Wasserstoffgas aus Wasser zu spalten.
„Jedes PAH-Nanopartikel ist eine mikroskopisch kleine Maschine, die aus mehreren Schichten besteht und die solare Elektrolysereaktion ermöglicht. Es ist ein Prozess, der dem ähnelt, was in einer Pflanzenzelle während der Photosynthese passiert“, erklärt das Unternehmen. Das einzige Nebenprodukt ist Sauerstoff, wie er auch von einer Pflanze produziert wird.
Im letzten Sommer wurde die Aktivität noch verstärkt, als SunHydrogen eine gemeinsame Entwicklungsvereinbarung mit der Honda R&D Co. bekannt gab, um wasserstoffproduzierende Solarzellen auf den Markt zu bringen. „In Zusammenarbeit mit SunHydrogen wird Honda R&D Co. seine branchenführenden Fertigungs- und Designkapazitäten nutzen, um gemeinsam ein einbaufertiges Wasserstoffpaneel für die sichere und effiziente Erzeugung und Sammlung von Wasserstoff zu entwickeln“, erklärte SunHydrogen in einer Presseerklärung am 7. Juli.
Später im selben Monat kündigte SunHydrogen die nächsten Schritte in seiner Zusammenarbeit mit dem deutschen Unternehmen CTF Solar an, die es SunHydrogen ermöglichen, seine neue grüne Wasserstofftechnologie in die ausgereifte Plattform der Solarmodule von CTF einzubauen, um den Übergang vom Labor zum Markt zu beschleunigen.
Die niedrig hängenden Früchte abpflücken
SunHydrogen startete mit dem Ziel, grünen Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge zu produzieren. Das hat sich als harte Nuss für die Akteure im Bereich grüner Wasserstoff erwiesen, und in den letzten Jahren hat SunHydrogen seine Aufmerksamkeit auf das willkommenere Feld der industriellen Dekarbonisierung gerichtet. Das Unternehmen hat jedoch immer noch Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektro-Lkw auf seiner Checkliste, und es hat eine reife Gelegenheit in Texas entdeckt.
Im September gab SunHydrogen bekannt, dass es der Texas Hydrogen Alliance beigetreten ist. Dieser Schritt folgt auf die Gewährung eines neuen Zuschusses in Höhe von 70 Millionen Dollar für Texas durch die Federal Highway Administration zu Beginn dieses Jahres, mit dem ein Netz von Wasserstofftankstellen für mittelschwere und schwere Lkw gefördert werden soll, das sich schließlich durch Texas bis nach Südkalifornien erstrecken wird. Der neue Zuschuss wird für bis zu fünf Wasserstofftankstellen gewährt, die Dallas-Fort Worth, Houston, Austin und San Antonio miteinander verbinden.
„Das Unternehmen beabsichtigt, seine grünen Wasserstoff-Paneele an und in der Nähe von Tankstellen entlang wichtiger LKW-Routen mit viel Land und Sonne zu installieren, um die hohen Kosten und Wasserstoffverluste, die mit dem typischen Langstreckentransport verbunden sind, zu senken“, erklärte SunHydrogen in Erwartung einer Gelegenheit.
Es bleibt abzuwarten, ob genügend Brennstoffzellen-Lkw im Einsatz sind, um die straßenseitigen Solarpaneele von SunHydrogen in Betrieb zu halten. Sowohl batteriebetriebene als auch brennstoffzellenbetriebene Elektro-Lkw haben sich in den USA bisher nur langsam durchgesetzt. Ein viel beachteter Neueinsteiger im Bereich der schweren batteriebetriebenen Elektro-Lkw ist Tesla, dessen Liefererwartungen jedoch nicht erfüllt wurden. Auf der Brennstoffzellenseite kämpft das US-Startup Nikola ebenfalls um den Durchbruch.
Solar-Wasserstoff-Paneele kommen für Ihre fossilen Brennstoffe
Wenn es im Verkehrsbereich nicht klappt, ist der Bereich der industriellen Dekarbonisierung immer noch interessant. Vor diesem Hintergrund meldete SunHydrogen am 24. Oktober Fortschritte bei seiner Arbeit mit CTF. Das Unternehmen erreichte bei einer ersten Charge von 100 cm² großen Solarmodulen einen Wirkungsgrad von 10,8 % bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Wasserstoff, was es als branchenführend im Bereich der Photoelektrochemie bezeichnete.
Das bringt uns zu den neuesten Nachrichten, in denen das Unternehmen seine Solar-Wasserstoff-Technologie hochskaliert und erfolgreich an einem 1 m² großen Solarmodul demonstriert. Der Test wurde im Freien bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt im SunHydrogen-Labor in Iowa durchgeführt. Nachdem dieser Meilenstein erreicht wurde, wird der nächste Schritt 25 Quadratmeter und mehr sein.
Unabhängig davon, ob die grüne Wasserstofftechnologie von SunHydrogen für Kraftstoffe im Verkehr oder in der Industrie eingesetzt wird, betont SunHydrogen, dass die Paneele eine netzunabhängige Lösung darstellen. Das ist ein wichtiger Aspekt für Anwendungen im Versorgungsbereich, bei denen lange Wartezeiten auf die Genehmigung zum Anschluss an das Stromnetz auftreten können.
Das Unternehmen weist auch auf die Skalierbarkeit hin. Die Paneele können grünen Wasserstoff in kleinen oder großen Arrays erzeugen, die sich am oder in der Nähe des Verbrauchsortes befinden. Dies kann dazu beitragen, die Kosten für die Verteilung und Speicherung zu senken, die beide in letzter Zeit als wesentliche Faktoren für die hartnäckig hohen Kosten von grünem Wasserstoff herausgestellt wurden.
Anfang dieses Jahres kamen Forscher der Harvard University beispielsweise zu dem Schluss, dass der Einsatz von grünem Wasserstoff auf die Ammoniakproduktion und andere Nischenanwendungen beschränkt sein wird, wenn die Kosten nicht gesenkt werden können, einschließlich der Kosten für Speicherung und Verteilung sowie der Kosten für die Elektrolyse.
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