Modul baru Jerman mengubah sinar matahari menjadi bahan bakar hidrogen dengan efisiensi 31,3%.
Para peneliti di Jerman baru saja meluncurkan modul surya yang dapat mengubah hingga 31,3 persen sinar matahari menjadi hidrogen, sehingga menjadikan produksi bahan bakar ramah lingkungan semakin mendekati kenyataan komersial. Untuk proyek ini, para ilmuwan di Institut Fraunhofer untuk Sistem Energi Surya (ISE) di Freiburg, Baden-Württemberg, secara langsung memasangkan sel fotovoltaik konsentrat dengan sel elektroliser membran penukar proton (PEM). Tim peneliti menemukan bahwa desain terintegrasi menghilangkan kebutuhan akan konversi daya menengah. Selain itu, ini memungkinkan pemisahan air secara langsung menggunakan listrik yang dihasilkan oleh sel surya. “Catatan baru kami menunjukkan bahwa hidrogen dapat diproduksi dengan sangat efisien langsung dari sinar matahari,” kata Frank Dimroth, PhD, fisikawan terkenal karena mengembangkan beberapa sel surya paling efisien di dunia, dan kepala Departemen Teknologi Fotovoltaik dan Konsentrator III-V di Fraunhofer ISE. Hidrogen surya langsung Juan Francisco Martínez Sánchez, PhD, manajer proyek di institut tersebut, yang merupakan salah satu fasilitas penelitian tenaga surya terbesar di dunia, menyatakan bahwa sistem ini mengandalkan konsentrasi fotovoltaik (PV) daripada panel surya konvensional. “Untuk modul fotovoltaik/elektrolisis yang kami kembangkan, kami menggunakan apa yang disebut fotovoltaik konsentrat,” kata Sánchez. Sinar matahari langsung terkonsentrasi oleh rangkaian lensa Fresnel, bagian optik yang terdiri dari beberapa lensa Fresnel kecil ke dalam kisi 1D atau 2D. Cahaya tersebut kemudian difokuskan ke sel surya multi-persimpangan III-V yang sangat efisien yang menghasilkan tegangan rangkaian terbuka lebih dari empat volt. Skema (kiri) dan foto (kanan) bukti konsep elektroliser yang digerakkan oleh PV konsentrator. Kredit: Fraunhofer ISE Para peneliti menghubungkan sel surya ini langsung ke katoda dan anoda dari dua sel elektroliser Proton Exchange Membrane (PEM) yang disusun secara seri. Mereka kemudian dengan cermat mencocokkan karakteristik kelistrikan kedua teknologi tersebut. Hasilnya, sistem ini mentransfer listrik langsung ke produksi hidrogen tanpa tahap konversi menengah atau kehilangan energi. “Untuk produksi hidrogen, kami menghubungkan sel surya ini langsung ke katoda dan anoda dari dua sel elektrolisis PEM yang dihubungkan secara seri, sehingga mencapai kecocokan sempurna antara dua karakteristik listrik tersebut,” kata Tom Smolinka, PhD, kepala departemen elektrolisis membran di institut tersebut. Tidak ada kehilangan energi Menurut tim, demonstran pembuktian konsep ini memiliki luas lensa sekitar 9,92 inci persegi (64 sentimeter persegi) namun berhasil menunjukkan kelayakan pendekatan terpadu dalam kondisi luar ruangan nyata. Dalam uji lapangan, demonstran di luar ruangan mengubah sekitar 31,3 persen energi matahari yang masuk menjadi energi kimia yang disimpan dalam hidrogen. Efisiensi dihitung menggunakan nilai kalor bahan bakar yang lebih tinggi. Teknologi ini menggunakan sel surya III-V, yang saat ini dianggap sebagai perangkat fotovoltaik paling efisien di dunia. Sel-sel ini telah lama digunakan dalam pesawat ruang angkasa karena kinerja dan daya tahannya yang tinggi. Para peneliti percaya bahwa pemusatan sistem fotovoltaik juga dapat menjadikannya layak secara ekonomi untuk aplikasi terestrial. Mereka mengatakan hasilnya menunjukkan potensi sistem elektrolisis fotovoltaik terintegrasi untuk produksi hidrogen ramah lingkungan yang efisien. Namun, meski prototipe mencapai rekor efisiensi, teknologinya masih dalam tahap awal pengembangan. “Pengembangan masih dalam tahap awal, dan sulit untuk mengatakan seberapa cepat kita dapat mencapai sistem yang kompetitif,” kata Dimroth dalam siaran pers. Mereka sekarang mencari investor untuk mengkomersialkan teknologi tersebut. “Untuk lebih mengembangkan konsep ini, kami mencari investor untuk rencana spin-off kami, Clearsun Energy,” Dimroth menyimpulkan.
Diterbitkan : 2026-06-29 16:36:00
sumber : interestingengineering.com
