Studenckie Koło Naukowe „Płomień” z Politechniki Wrocławskiej stworzyło stanowisko fotowoltaiczne, które jednocześnie wytwarza, magazynuje i zagospodarowuje wodór. Na czym polega ten wynalazek?

Produkcja wodoru z fotowoltaiki

Zielony wodór można wytwarzać w sposób zrównoważony dla środowiska, wykorzystując energię słoneczną do jego ekstrakcji z wody. Pomysłem tym zainteresowało się Koło Naukowe „Płomień” z Politechniki Wrocławskiej wraz z doktorantami Dominikiem Bieleckim i Krystianem Krochmalnym.

Wodór jest doskonałym paliwem, ponieważ jest lekki i wydajny. Spalanie wodoru nie emituje dwutlenku węgla, więc nie przyczynia się do globalnego ocieplenia. Może być wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej w systemach ogniw paliwowych lub jako zwykłe paliwo użyteczne w procesach spalania. 

Dlaczego studenci zainteresowali się tym tematem?

– Obecnie największą barierą w rozwoju instalacji OZE jest niestabilność źródeł energii i przeciążenia w sieci dystrybucyjnej – wyjaśnia w wywiadzie dla swojej uczelni Tomasz Rybak, student energetyki, Prezes SKN „Płomień”.

Członkowie koła naukowego twierdzą, że wytwarzanie wodoru w momentach największej produkcji energii z OZE oraz magazynowania go w bezpieczny i wydajny sposób może być rozwiązaniem tego problemu.

Studenci zaangażowani w OZE

Aby doprowadzić do procesu elektrolizy, dzięki któremu wytwarzany jest wodór, potrzebne jest urządzenie – elektrolizer, woda destylowana oraz energia elektryczna. SKN „Płomień” wytwarza swój prąd dzięki fotowoltaice. 

Stanowisko fotowoltaiczne młodych inżynierów składa się z:

• czterech paneli oraz części wewnętrznej,
• szafy elektrycznej z falownikiem,
• dwóch akumulatorów,
• aparatury pomiarowej, która umożliwia śledzenia i natężenia prądu wytwarzanego przez panele.

Elektrolizer PEM studentów wyposażony jest w membranę protonowymienną z dwiema dodatkowymi elektrodami – dodatnią oraz ujemną. Woda, składająca się z dwóch cząstek wodoru i jednej tlenu, rozdzielana jest na elektrodzie dodatniej. W efekcie otrzymywany jest tlen, dodatnie protony wodoru i elektrony. 

Membrana elektrolizera przepuszcza jedynie protony wodoru. Ruch elektronów wymuszony jest z kolei przez zewnętrzny obwód, który doprowadza energię elektryczną. Elektrony i protony wodoru łączą się na na elektrodzie ujemnej, dzięki czemu otrzymywany jest wodór. Jego czystość sięga nawet 99% i można go zmagazynować. 

Dlaczego warto rozwijać technologie wodorowe?

Zielony wodór można wytwarzać w sposób zrównoważony dla środowiska, wykorzystując energię słoneczną do jego ekstrakcji z wody. Spalanie wodoru nie emituje dwutlenku węgla, więc nie przyczynia się do globalnego ocieplenia. Wodór może być wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej w systemach ogniw paliwowych lub jako zwykłe paliwo użyteczne w procesach spalania. Wodór jest doskonałym paliwem, ponieważ jest lekki i wydajny.

– Takie układy (wytwarzania i magazynowania wodoru – przyp. red.)  są intensywnie rozwijane ze względu na zwiększanie niesterowalnych źródeł odnawialnej energii, przez co trzeba będzie magazynować energię w szczytach jej produkcji i wykorzystywać, gdy będą jej braki, np. w nocy (patrząc na cykl dobowy) lub w okresie jesienno-zimowym (w cyklu rocznym) – dodaje Tomasz Rybak, Prezes SKN „Płomień”, w wypowiedzi dla Politechniki Wrocławskiej.

Studenci bardzo dbają, żeby podczas procesu wytwarzania wodoru zachowane były wszystkie zasady bezpieczeństwa.

Bezpieczne wytwarzanie wodoru

Członkowie koła naukowego zdecydowali się na magazynowanie wodoru w butlach z wodorkami metali. Metoda jest stabilniejsza niż magazynowanie ciśnieniowe. 

– Wodór jest zatłaczany pod niskim ciśnieniem do butli wypełnionej wodorkami metali, a następnie dzięki absorbcji „przyłącza” się do materiału stałego (…) Pozwala to na uzyskanie dużej zdolności magazynowania w niewielkiej powierzchni. – tłumaczy doktorant Dominik Bielecki.

Największym wyzwaniem w rozwoju tej technologii jest tempo i rozładowania magazynu dlatego, zespół poszukuje innych metod i materiałów przyspieszających ten proces. Docelowo celem koła naukowego jest utworzenie otwartego laboratorium technik wytwarzania i magazynowania wodoru OpenH2Lab. Po zakończeniu aktualnych badań studenci i doktoranci planują także przygotowanie publikacji naukowej opisującej efekty swoich analiz.

Życzymy dalszych sukcesów i osiągnięć! 

Artykuł jest częścią serii, w której promujemy ekobohaterów. Poznaj więcej takich historii!

źródło: facebook.com/sknplomien, pwr.edu.pl/ Lucyna Róg

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.