Hocheffiziente solare Wasserstoffproduktion mittels direkter Verschaltung von III-V-Mehrfachsolarzellen mit PEM-Elektrolysezellen.
Sebastian Rau
Diese Arbeit befasst sich mit der hocheffizienten Erzeugung solaren Wasserstoffs mittels direkter Verschaltung von III-V-Mehrfachsolarzellen mit PEM-Elektrolysezellen (PEM: Polymer-Elektrolyt-Membran). Hierzu wurden neuartige nanostrukturierte Anodenkatalysatoren elektrochemisch auf ihr Leistungsverhalten bei verschiedenen Betriebsbedingungen untersucht. Zusätzlich wurden stationäre und instationäre Lebensdauermessungen durchgeführt. Durch Voruntersuchungen an verschiedenen Flowfieldgeometrien konnte ein kostengünstiges und effizientes Flowfielddesign gefunden werden, das für den Aufbau eines HyCon.-Sechsermoduls (HyCon.: Hydrogen Concentrator) zur solaren Wasserstoffproduktion zum Einsatz kam. Auf eine elektronische Leistungsanpassung für das passiv betriebene HyCon.-Modul konnte durch geeignete Wahl der Kennlinienabstimmung zwischen Solarzelle und PEM-Elektrolysezelle verzichtet werden. Der Umwandlungswirkungsgrad von Sonnenlicht in überführten Wasserstoff wurde für das umgesetzte HyCon.-Modul unter Feldbedingungen in Freiburg bestimmt sowie eine Kostenanalyse zur Berechnung der Wasserstoffgestehungskosten durchgeführt.
