Entfaltung der Charakteristiken von Elektrolyseuren zur Bestimmung des Effizienzpotenzials von Solar- zu Chemieprodukten:

Schnelle Analysemethode als Brücke zwischen Elektrochemie und Photovoltaik

Die Entwicklung von photovoltaisch-elektrochemischen (PV-EC) Systemen für die Energiespeicherung und die Dekarbonisierung der Industrie erfordert die multidisziplinäre Zusammenarbeit verschiedener Forschungsgruppen aus den Bereichen Photovoltaik und Elektrochemie. Aus diesem Grund ist die Bewertung des Wirkungsgrads eines neuen Elektrolyseurs (EC) als Teil eines PV-EC-Systems eine zeitaufwändige Aufgabe, die in einer routinemäßigen Optimierungsschleife eine Herausforderung darstellt. Um dies zu verbessern, wird eine neue Schnellbewertungsmethode vorgeschlagen. Diese Methode nutzt die Voraussetzungen der Leistungsbilanz, um die EC- Charakteristiken in den Parameterraum von PV-EC-Systemen zu entfalten. Die Systemparameter ergeben zusammen mit den EC-Ausgangscharakteristiken den solar-chemischen Wirkungsgrad, den der Elektrolyseur in Kombination mit einer beliebigen PV-Anlage bei jeder Bestrahlungsstärke, jeder relativen PV-zu-EC-Skalierung und jeder Art der Leistungskopplung erreichen kann. Dieser umfassende Überblick wird durch eine mathematisch einfache Umrechnung der EC-Kennlinien in einer beliebigen Spreadsheet-Software erreicht. Die Methode, die darauf ausgelegt ist, die Entwicklung zu rationalisieren und den Aufwand sowohl der Photovoltaik- als auch der elektrochemischen Gemeinschaft zu minimieren, wird anhand der Analyse von CO2-Reduktions-Elektrolyseureigenschaften demonstriert und mit entsprechenden PV-EC-Experimenten verifiziert.

Veröffentlichung in der Zeitschrift ChemSusChem
Oleksandr Astakhov, Thérèse Cibaka, Lars Wieprecht, Uwe Rau, Tsvetelina Merdzhanova

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https://doi.org/10.1002/cssc.202402027