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A Bias‐Free, Stand‐Alone, and Scalable Photovoltaic–Electrochemical Device for Solar Hydrogen Production
Advanced Sustainable Systems ( IF 6.5 ) Pub Date : 2020-05-12 , DOI: 10.1002/adsu.202000070 Minoh Lee 1 , Bugra Turan 1 , Jan‐Philipp Becker 1 , Katharina Welter 1 , Benjamin Klingebiel 1 , Elmar Neumann 2 , Yoo Jung Sohn 3 , Tsvetelina Merdzhanova 1 , Thomas Kirchartz 1, 4 , Friedhelm Finger 1 , Uwe Rau 1 , Stefan Haas 1
Advanced Sustainable Systems ( IF 6.5 ) Pub Date : 2020-05-12 , DOI: 10.1002/adsu.202000070 Minoh Lee 1 , Bugra Turan 1 , Jan‐Philipp Becker 1 , Katharina Welter 1 , Benjamin Klingebiel 1 , Elmar Neumann 2 , Yoo Jung Sohn 3 , Tsvetelina Merdzhanova 1 , Thomas Kirchartz 1, 4 , Friedhelm Finger 1 , Uwe Rau 1 , Stefan Haas 1
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Although photovoltaic–electrochemical (PV–EC) water splitting is likely to be an important and powerful tool to provide environmentally friendly hydrogen, most developments in this field have been conducted on a laboratory scale so far. In order for the technology to make a sizeable impact on the energy transition, scaled up devices must be developed. Here a scalable (64 cm2 aperture area) artificial PV–EC device composed of triple‐junction thin‐film silicon solar cells in conjunction with an electrodeposited bifunctional nickel iron molybdenum water‐splitting catalyst is shown. The device shows a solar to hydrogen efficiency of up to 4.67% (5.33% active area, H2 production rate of 1.26 μmol H2/s) without bias assistance and wire connection and works for 30 min. The gas separation is enabled by incorporating a membrane in a 3D printed device frame. In addition, a wired small area device is also fabricated in order to show the potential of the concept. The device is operated for 127 h and initially 7.7% solar to hydrogen efficiency with a PV active area of 0.5 cm2 is achieved.
中文翻译：
用于太阳能制氢的无偏差，独立且可扩展的光伏电化学装置
尽管光伏-电化学（PV-EC）的水分解法可能是提供对环境友好的氢气的重要且强大的工具，但迄今为止，该领域的大多数开发都是在实验室规模进行的。为了使该技术对能量转换产生较大影响，必须开发按比例放大的设备。这里一个可伸缩的（64厘米2在与电沉积镍的双功能铁钼水分解催化剂一起三重接合薄膜硅太阳能电池的构成的开口面积）人工PV-EC装置被示出。该设备显示太阳能到氢气的效率高达4.67％（有效面积为5.33％，H 2生产率为1.26μmolH 2/ s），无需偏压辅助和电线连接，并且可以工作30分钟。通过将膜结合到3D打印的设备框架中，可以实现气体分离。此外，还制造了有线小面积设备，以展示该概念的潜力。该设备可运行127小时，最初可实现0.7％的太阳能发电效率，氢气有效面积为0.5 cm2。
更新日期：2020-05-12
中文翻译：
用于太阳能制氢的无偏差，独立且可扩展的光伏电化学装置
尽管光伏-电化学（PV-EC）的水分解法可能是提供对环境友好的氢气的重要且强大的工具，但迄今为止，该领域的大多数开发都是在实验室规模进行的。为了使该技术对能量转换产生较大影响，必须开发按比例放大的设备。这里一个可伸缩的（64厘米2在与电沉积镍的双功能铁钼水分解催化剂一起三重接合薄膜硅太阳能电池的构成的开口面积）人工PV-EC装置被示出。该设备显示太阳能到氢气的效率高达4.67％（有效面积为5.33％，H 2生产率为1.26μmolH 2/ s），无需偏压辅助和电线连接，并且可以工作30分钟。通过将膜结合到3D打印的设备框架中，可以实现气体分离。此外，还制造了有线小面积设备，以展示该概念的潜力。该设备可运行127小时，最初可实现0.7％的太阳能发电效率，氢气有效面积为0.5 cm2。
京公网安备 11010802027423号