HyCon – Solare Wasserstofferzeugung mit einem HyCon-System

Laufzeit: Dezember 2013 - September 2016
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Projektträger Jülich
Kooperationspartner: Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Institut für Chemische Verfahrenstechnik ICVT der Universität Stuttgart, Institut für Mikrosystemtechnik IMTEK der Universität Freiburg
Webseite: http://forschung-energiespeicher.info/projektschau/gesamtliste/projekt-einzelansicht/95/Sonnenenergie_direkt_in_Wasserstoff_umwandeln/
Projektfokus:
Schema des HyCon-Konzeptes.
© G. Peharz, F. Dimroth, and U. Wittstadt

Schema des HyCon-Konzeptes.

Rotating-Disk-Electrode-Aufbau.
© Fraunhofer ICT

Rotating-Disk-Electrode-Aufbau.

HyCon 6 module
© Fraunhofer ISE

HyCon-6er-Modul.

Unter Einsatz von regenerativ erzeugtem Strom kann Wasserstoff durch die elektrolytische Wasserspaltung CO2-neutral erzeugt werden. In konventionellen Systemen der solaren Wasserstofferzeugung werden PV-Module über eine Gleichstromanpassung mit einer zentralen Elektrolyseeinheit gekoppelt. Nachteile dieses Ansatzes sind der komplexe Systemaufbau und die hohen Investitionskosten. Aufgrund der hohen Kosten konnte sich deshalb diese Technologie bisher nicht durchsetzen. Zielsetzung dieses Verbundprojekts ist daher eine Systemvereinfachung durch einen integrierten Ansatz. Höchsteffiziente III-V-Mehrfachsolarzellen werden in einem Konzentratormodul direkt mit einer Elektrolysezelle verbunden. Auf diese Weise lassen sich Umwandlungseffizienzen von Sonnenlicht in Wasserstoff > 20 % erreichen.

Am Fraunhofer ISE wird seit über 20 Jahren an effizienten Verfahren der solaren Wasserstofferzeugung geforscht. Bedingt durch die erheblichen Fortschritte im Bereich der III-V-Solarzellen für kommerzielle terrestrische Anwendungen stehen nunmehr Solarzellen zur Verfügung, die grundsätzlich für diesen innovativen Technologieansatz geeignet sind. In internen Vorlaufarbeiten konnte mit ersten Laboraufbauten die technische Machbarkeit nachgewiesen werden. Dabei wurden bereits Rekordwerte größer 18 % für die Umwandlungseffizienz des Sonnenlichts in Wasserstoff erreicht. Die Umwandlungseffizienz soll im Rahmen des Projekts auf über 20 % gesteigert werden. Die Breite der hier gestellten Forschungsaufgaben – von grundlegenden Fragestellungen der Materialforschung bis hin zu kompletten Systemlösungen – erfordert eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von universitären und außeruniversitären Partnern. Das Projektkonsortium setzt sich dabei aus dem Fraunhofer ISE und ICT, dem IMTEK Freiburg und dem ICVT Stuttgart zusammen.