تحليل العوامل الرئيسية المؤثرة على أداء التحليل الكهربائي المدعوم بالطاقة الشمسية

الملخص

بالنظر إلى سعي العالم نحو حلول طاقة مستدامة وصديقة للبيئة، برز الهيدروجين كبديل واعد للوقود الأحفوري التقليدي. إن استغلال مصادر الطاقة المتجددة، وعلى وجه الخصوص الطاقة الشمسية، يوفر وسيلة نظيفة لإنتاج الهيدروجين يمكن استخدامها في مختلف القطاعات. تستكشف هذه الدراسة تصميم وأداء نظام كهربائي كيميائي يعمل بالطاقة الشمسية لإنتاج الهيدروجين عبر تحلل الماء الكهربائي. تبحث الدراسة في تأثير المعايير التشغيلية الرئيسية، بما في ذلك درجة حموضة الإلكتروليت، ومساحة سطح الأقطاب، وزاوية سقوط أشعة الشمس، على إنتاج الهيدروجين وكفاءة النظام. من خلال استخدام خلايا كهربائية قلوية تقليدية متصلة بألواح شمسية أحادية البلورة بزوايا مختلفة، تظهر التجارب أن الظروف القلوية (pH 9) وزيادة مساحة سطح الأقطاب تعزز بشكل كبير من إنتاج الهيدروجين. من بين الزوايا المختبرة، كانت زاوية 45° هي الأفضل في امتصاص الأشعة الشمسية، مما أدى إلى زيادة في إنتاج الهيدروجين. تشير التحليلات المقارنة إلى أن أنظمة الطاقة التقليدية توفر استقرارًا أكبر، في حين أن الأنظمة التي تعتمد على الطاقة الشمسية تقدم بديلاً واعدًا وصديقًا للبيئة لإنتاج الهيدروجين المستدام. وتقترح النتائج تحسينات محتملة من خلال مواد قطب متقدمة، وتقنيات تتبع الشمس، وتحسين النظام لتطبيقات العالم الحقيقي، مع التأكيد على دور الطاقة المتجددة في تعزيز تقنيات الهيدروجين النظيف.