荷蘭烏得勒支大學(xué)的一個研究小組比較了兩種最有前途的太陽能輔助制氫技術(shù)：直接將太陽輻射轉(zhuǎn)化為氫氣的光電化學(xué)(PEC)系統(tǒng)和離網(wǎng)的光伏供電的電解器(PV-E)。

他們在《國際氫能雜志》上發(fā)表了他們的研究報告可再生氫生產(chǎn)光電電池和光電電解的技術(shù)經(jīng)濟比較。他們的結(jié)論是光電化學(xué)相對于電解器的潛在技術(shù)經(jīng)濟利益是不確定的和有限的。

科學(xué)家們通過考慮標(biāo)準(zhǔn)的電解器設(shè)計和未來大規(guī)模應(yīng)用的預(yù)期的光電化學(xué)設(shè)計，計算了兩種技術(shù)的氫(LCOH)的水平成本。

研究人員說：“盡管在過去幾年對光電化學(xué)技術(shù)進行了密集和有前途的研究，但目前還沒有一種系統(tǒng)可以投入商用。本論文將分析光電化學(xué)設(shè)備是否以及在什么條件下能夠通過光伏電解太陽能制氫。”

該集團根據(jù)投資費用、收入和工廠整個生命周期的成本，貼現(xiàn)到參考日期，計算出技術(shù)的最低成本。兩個系統(tǒng)的生產(chǎn)速度定為每天10噸，而制氫的時間框架為20年。

他們在加利福尼亞州的達(dá)格特進行了演示，因為那里的日輻照度為每平方米6.19千瓦時。安裝費用假定為兩個系統(tǒng)的資本成本的20%。

學(xué)者們說：“電解器系統(tǒng)的安裝需要更多的電纜和電解槽的安裝。另一方面，光電化學(xué)系統(tǒng)需要更多的管道，此外還要安裝壓縮機。”

電解器系統(tǒng)的設(shè)計目的是通過優(yōu)化光伏發(fā)電機組的規(guī)模和電解槽的規(guī)模來平衡電解槽的高成本。所演示的電解槽總效率為10.9%。

對于光電化學(xué)系統(tǒng)，研究人員選擇了效率為10%的非集中面板。它基于單液-固結(jié)設(shè)計，將光電極的一側(cè)浸入電解液中。研究人員說：“太陽能電池板的一部分必須承受電化學(xué)反應(yīng)和腐蝕，而另一部分必須與環(huán)境空氣接觸。”

研究人員表明，電解器系統(tǒng)可以實現(xiàn)每公斤6.22美元的LCOH。他們的結(jié)論是，由于規(guī)模經(jīng)濟，未來電解槽的系統(tǒng)平衡(BoS)成本可能會再次下降。

研究人員表示：“電解槽的成本比光伏系統(tǒng)的成本要高，如果不優(yōu)化這兩種植物成分的規(guī)模，這個差距會更大。”

研究人員還表示，如果BoS成本和光伏組件價格再下降50%，未來LCOH可以達(dá)到3.76美元/公斤。光電化學(xué)系統(tǒng)的LCOH比光電化學(xué)系統(tǒng)高2美元，為8.43美元/公斤，而光電化學(xué)模塊幾乎占整個系統(tǒng)成本的一半。