Sumber: sec.ucf.edu
Penggunaan tenaga suria untuk menghasilkan hidrogen dapat dilakukan dengan dua proses: elektrolisis air menggunakan elektrik yang dihasilkan oleh suria dan pemisahan air suria langsung. Apabila mempertimbangkan elektrik yang dihasilkan oleh suria, hampir semua orang bercakap mengenai elektrolisis PV. Prosesnya berjaya. Sebenarnya, ia pertama kali diperagakan di Pusat Tenaga Solar Florida pada tahun 1983 di bawah pembiayaan melalui Pusat Angkasa Kennedy NASA. Walaupun boleh dilakukan secara teknologi, ia belum dapat dilaksanakan secara ekonomi. Selain kos, ada persoalan mengapa menggunakan elektrik, pembawa tenaga yang sangat efisien, untuk menghasilkan hidrogen, pembawa tenaga lain, dan kemudian mengubahnya kembali menjadi elektrik lagi untuk digunakan? Dengan kata lain, elektrik sangat berharga seperti elektrik, pembawa tenaga yang paling kita mahukan, sehingga kita mungkin tidak mahu menggunakannya untuk perkara lain selain itu. Ini benar terutamanya jika elektrik dibuat dari fotovoltaik. PV sebagai sumber tenaga sepadan dengan beban puncak penyaman udara utiliti negara&# 39. Satu lebih baik menggunakan elektrik PV sebagai elektrik kerana terlalu boros untuk menggunakannya sebaliknya.
Bilakah masuk akal untuk membuat hidrogen dari elektrik yang dihasilkan oleh solar? Jawapannya ialah kita mahu membuat hidrogen bila-bila masa elektrik tidak dapat digunakan - di puncak terpencil di kawasan terpencil, dan semasa musim bermusim. Hidrogen dari angin, hidro, panas bumi atau lain-lain bentuk elektrik yang dihasilkan oleh suria sangat berharga apabila sumbernya tidak sesuai dengan profil beban grid elektrik.
Sekiranya elektrik suria melalui sel bahan bakar PV-elektrolisis tidak masuk akal, bagaimana dengan hidrogen PV-elektrolitik? Sebenarnya, kebanyakan perbincangan mengenai PV-elektrolisis menyangkut pengeluaran hidrogen untuk digunakan sebagai bahan bakar automotif. Sekali lagi, senario ini nampaknya tidak dapat dilaksanakan. Pertimbangkan kes stesen minyak hidrogen yang mengeluarkan 1.000 gelen petrol sehari, kira-kira setengah daripada purata nasional. Perhatikan bahawa satu galon petrol mengandungi hampir tenaga yang sama dengan satu kilogram (kg) hidrogen. Oleh itu, stesen minyak akan memerlukan kira-kira 1.000 kg hidrogen setiap hari. Dengan menggunakan nilai pemanasan hidrogen yang lebih rendah, tenaga elektrik yang diperlukan untuk menghasilkan satu kg hidrogen ialah 51 kWh (menggunakan kecekapan elektrolisis 65%). Ini bermaksud bahawa 1,000 kg / hari hidrogen memerlukan 51,000 kWh sehari elektrik. Jumlah PV yang diperlukan untuk membekalkan 51,000 kWh dapat dianggarkan dengan membahagi kWh dengan 5 jam / hari. Oleh itu, 10.200 kWp atau 10.2 megawatt tenaga PV akan diperlukan untuk mengendalikan stesen minyak hidrogen 1000 kg / hari. Perhatikan bahawa 1 kWp memerlukan keluasan sekitar 10 meter persegi untuk PV pada kecekapan 10%.
Kategori kedua, pemisahan air suria langsung, merujuk kepada proses di mana tenaga suria digunakan secara langsung untuk menghasilkan hidrogen dari air tanpa melalui langkah elektrolisis perantaraan. Contohnya merangkumi:
pemisahan air fotoelektrokimia - teknik ini menggunakan elektrod semikonduktor dalam sel fotoelektrokimia untuk menukar tenaga cahaya menjadi tenaga kimia hidrogen. Terdapat dua jenis sistem fotoelektrokimia - satu menggunakan semikonduktor atau pewarna dan satu lagi menggunakan kompleks logam terlarut.
fotobiologi - ini melibatkan penjanaan hidrogen dari sistem biologi menggunakan cahaya matahari. Alga dan bakteria tertentu dapat menghasilkan hidrogen dalam keadaan yang sesuai. Pigmen dalam alga menyerap tenaga suria, dan enzim dalam sel bertindak sebagai pemangkin untuk memecah air menjadi unsur hidrogen dan oksigennya.
kitaran termokimia suhu tinggi - kitaran ini menggunakan haba solar untuk menghasilkan hidrogen dengan pemisahan air menggunakan langkah termokimia.
gasifikasi biojisim - ini menggunakan haba untuk menukar biomas menjadi gas sintetik yang kaya dengan hidrogen.
Proses fotolistokimia dan fotobiologi adalah proses yang mesti dikembangkan untuk memenuhi keperluan tenaga jangka panjang. Sistem&hari ini kurang daripada 1 peratus cekap (solar ke hidrogen) dan mereka perlu mencapai kecekapan yang lebih tinggi untuk menjimatkan. Juga, tidak ada pemasangan teknologi besar-besaran.
Kitaran termokimia suhu tinggi dapat mencapai kecekapan yang sangat baik (lebih besar daripada 40 peratus), tetapi mereka mesti menggunakan penerima / reaktor solar pekat yang mampu mencapai suhu melebihi 800º C. Terdapat banyak kitaran termokimia yang telah dipelajari. (Lihat Pengeluaran Hidrogen oleh Kitaran Pemisahan Air Termokimia Suria).
Gasifikasi biojisim menggunakan haba untuk mengubah biomas (kayu, rumput, atau sisa pertanian) menjadi gas sintetik. Komposisi gas bergantung pada jenis bahan baku, kehadiran oksigen, suhu tindak balas, dan parameter lain. Gasifier biojisim telah dikembangkan sebagai reaktor tempat tidur tetap, tidur terfluidisasi, dan tempat tidur tertutup.