In a paper published this week in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences, a team of scientists from Switzerland and the United States announced a breakthrough in green energy production in the form of a new system which combines solar power with hydrogen production and storage. Dubbed “hydricity,” it represents what some hope will be the next stage in sustainable energy, a round-the-clock system that not only efficiently generates electricity, but also stores power—in the form of hydrogen—without any degradation or loss. It’s a form of integrated system that reportedly has been studied through modeling but never experimentally, until now.
Entitled “Round-the-clock power supply and a sustainable economy via synergistic integration of solar thermal power and hydrogen processes,” the paper is the work of academics from Purdue University, in Indiana, and École Polytechnique Fédérale de Lausanne, a research university in Switzerland. In it, the authors describe the creation of an integrated system in which solar panels concentrate the sun’s energy to superheat water, which would power a series of electricity-generating turbines as well as reactors that split the H20 into oxygen and hydrogen, the later of which would be stored for subsequent use.
“Traditionally electricity production and hydrogen production have been studied in isolation,” explained Rakesh Agrawal, a professor of chemical engineering at Purdue University and one of the study’s authors, to Phys.org. “What we have done is synergistically integrate these processes while also improving them.”
The integrated system’s improvements, the study argues, are threefold. As stated in the paper’s abstract:
(i) It stores energy thermochemically with a two- to threefold higher density.
(ii) coproduced hydrogen has alternate uses in transportation/chemical/petrochemical industries.
(iii) unlike batteries, the stored energy does not discharge over time and the storage medium does not degrade with repeated uses.
Practically speaking, what this means is that the system can provide power regardless of whether it’s day or night, using the solar power when there’s sun, and the self-generated hydrogen in its absence.
“In the round-the-clock process we produce hydrogen and electricity during daylight, store hydrogen and oxygen, and then when solar energy is not available, we use hydrogen to produce electricity using a turbine-based hydrogen-power cycle,” study co-author Mohit Tawarmalani told Phys. “Because we could operate around the clock, the steam turbines run continuously and shutdowns and restarts are not required. Furthermore, our combined process is more efficient than the standalone process that produces electricity and the one that produces and stores hydrogen.”
As the study explains, that efficiency is comparable to—and sometimes surpasses—current high-level industry standards in both solar and hydrogen power. When used in tandem, the study points out, “the overall sun-to-electricity efficiency of the hydricity process, averaged over a 24-h cycle, is shown to approach ∼35%, which is nearly the efficiency attained by using the best multijunction photovoltaic cells along with batteries.”
Couple that with the three aforementioned systematic improvements, and it’s no wonder hydricity’s creators describe it as “a potential breakthrough solution for continuous and efficient power supply and also an exciting opportunity to envision and create a sustainable economy to meet all the human needs—namely, food, chemicals, transportation, heating, and electricity.”
ในบทความที่ตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ในการดำเนินการในวารสารของ National Academy of Sciences, ทีมงานของนักวิทยาศาสตร์จากวิตเซอร์แลนด์และสหรัฐอเมริกาประกาศความก้าวหน้าในการผลิตพลังงานสีเขียวในรูปแบบของระบบใหม่ที่รวมพลังแสงอาทิตย์ที่มีการผลิตไฮโดรเจนและการเก็บรักษา . ขนานนามว่า "hydricity" มันหมายถึงสิ่งที่หวังจะเป็นขั้นตอนต่อไปในการใช้พลังงานอย่างยั่งยืนรอบนาฬิการะบบที่ไม่เพียง แต่สร้างกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังเก็บพลังงานในรูปแบบของไฮโดรเจนโดยไม่ต้องย่อยสลายหรือการสูญเสียใด ๆ มันเป็นรูปแบบของระบบบูรณาการที่มีรายงานว่าได้รับการศึกษาผ่านการสร้างแบบจำลอง แต่ไม่เคยทดลองจนถึงขณะนี้. ชื่อ "แหล่งจ่ายไฟรอบนาฬิกาและเศรษฐกิจอย่างยั่งยืนผ่านการบูรณาการการทำงานร่วมกันของการใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์และกระบวนการไฮโดรเจน" กระดาษเป็นงาน นักวิชาการจากมหาวิทยาลัยเพอร์ดูในอินดีแอนาและÉcole Polytechnique Fédérale de Lausanne, มหาวิทยาลัยวิจัยในวิตเซอร์แลนด์ ในนั้นผู้เขียนอธิบายการสร้างระบบบูรณาการในการที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์มีสมาธิพลังงานของดวงอาทิตย์ที่จะ superheat น้ำซึ่งจะมีอำนาจชุดของกังหันผลิตไฟฟ้าเช่นเดียวกับเครื่องปฏิกรณ์ที่แยก H20 เป็นก๊าซออกซิเจนและไฮโดรเจนที่ใหม่กว่าของ ซึ่งจะถูกเก็บไว้ใช้ในภายหลัง. "การผลิตไฟฟ้าเดิมและการผลิตไฮโดรเจนได้รับการศึกษาในการแยก" อธิบาย Rakesh Agrawal ศาสตราจารย์วิศวกรรมเคมีที่ Purdue University และเป็นหนึ่งในผู้เขียนศึกษาของเพื่อ Phys.org "สิ่งที่เราทำคือร่วมบูรณาการกระบวนการเหล่านี้ในขณะที่ยังมีการปรับปรุงพวกเขา." การปรับปรุงระบบแบบบูรณาการของการศึกษาระบุว่าเป็นสามเท่า ตามที่ระบุไว้ในเอกสารของนามธรรม: (i) มันเก็บพลังงาน thermochemically กับสองถึงสามเท่าความหนาแน่นที่สูงขึ้น. (ii) coproduced ไฮโดรเจนมีการใช้ทางเลือกในการขนส่ง / เคมี / ปิโตรเคมี. (iii) ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่พลังงานที่เก็บไว้ไม่ได้ ปล่อยในช่วงเวลาและสื่อเก็บข้อมูลที่ไม่ย่อยสลายกับการใช้ซ้ำแล้วซ้ำอีก. จวนพูดสิ่งนี้หมายความว่าระบบที่สามารถให้พลังงานโดยไม่คำนึงถึงไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เมื่อมีแสงแดดและไฮโดรเจนตัวเองสร้างขึ้นใน ไม่มีตัวตน. "ในกระบวนการรอบนาฬิกาที่เราผลิตไฮโดรเจนและไฟฟ้าในช่วงกลางวันจัดเก็บไฮโดรเจนและออกซิเจนและจากนั้นเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถใช้ได้เราจะใช้ไฮโดรเจนในการผลิตไฟฟ้าโดยใช้กังหันตามวงจรไฮโดรเจนพลังงาน "การศึกษาร่วมเขียน Mohit Tawarmalani บอกสรวง "เพราะเราสามารถทำงานรอบนาฬิกากังหันไอน้ำทำงานอย่างต่อเนื่องและการปิดและเริ่มต้นใหม่ไม่จำเป็นต้อง นอกจากนี้ขั้นตอนการร่วมกันของเรามีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่ากระบวนการแบบสแตนด์อโลนที่ผลิตกระแสไฟฟ้าและหนึ่งที่ผลิตและเก็บไฮโดรเจน. "ในฐานะที่ศึกษาอธิบายว่าประสิทธิภาพก็เปรียบได้กับ-และบางครั้งเกินกว่าปัจจุบันระดับสูงมาตรฐานอุตสาหกรรมทั้งพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานไฮโดรเจน เมื่อนำมาใช้ควบคู่การศึกษาชี้ให้เห็น "ดวงอาทิตย์มีประสิทธิภาพต่อการผลิตไฟฟ้าโดยรวมของกระบวนการ hydricity, เฉลี่ยรอบ 24 ชั่วโมงแสดงให้เห็นว่าวิธีการ ~35% ซึ่งเกือบจะบรรลุประสิทธิภาพโดยใช้ที่ดีที่สุด เซลล์แสงอาทิตย์ multijunction พร้อมกับแบตเตอรี่. "คู่ที่มีสามการปรับปรุงระบบดังกล่าวและก็ไม่น่าแปลกใจที่ผู้สร้าง hydricity อธิบายว่ามันเป็น" วิธีการแก้ปัญหาการพัฒนาที่มีศักยภาพสำหรับแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพและยังเป็นโอกาสที่น่าตื่นเต้นที่จะจินตนาการและสร้างเศรษฐกิจที่ยั่งยืน ตอบสนองทุกความต้องการของมนุษย์คือ, อาหาร, สารเคมี, การขนส่ง, ความร้อนและไฟฟ้า. "
การแปล กรุณารอสักครู่..