स्रोत: sec.ucf.edu
हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग दो प्रक्रियाओं द्वारा आयोजित किया जा सकता है: सौर जनित बिजली और प्रत्यक्ष सौर जल बंटवारे का उपयोग करके पानी इलेक्ट्रोलिसिस। सौर जनित बिजली पर विचार करते समय, लगभग हर कोई पीवी-इलेक्ट्रोलिसिस के बारे में बात करता है। प्रक्रिया काम करती है। वास्तव में, यह पहली बार नासा कैनेडी अंतरिक्ष केंद्र के माध्यम से धन के तहत १९८३ में फ्लोरिडा सौर ऊर्जा केंद्र में प्रदर्शन किया गया था । हालांकि तकनीकी रूप से साध्य, यह आर्थिक रूप से अभी तक व्यवहार्य नहीं है । लागत के अलावा, वहां क्यों बिजली का उपयोग करें, एक बहुत ही कुशल ऊर्जा वाहक, हाइड्रोजन, एक और ऊर्जा वाहक उत्पन्न करने के लिए, और फिर इसे वापस बिजली में फिर से उपयोग के लिए परिवर्तित करने का सवाल है? दूसरे शब्दों में, बिजली बिजली के रूप में इतना मूल्यवान है, हमारे सबसे वांछनीय ऊर्जा वाहक, कि हम इसे उस के अलावा अंय कुछ के लिए उपयोग नहीं करना चाहते हो सकता है । यह विशेष रूप से सच है अगर बिजली फोटोवोल्टिक्स से बनाई जाती है। एक ऊर्जा स्रोत के रूप में पीवी देश की उपयोगिताओं के एयर कंडीशनिंग पीक लोड से मेल खाता है । एक बिजली के रूप में पीवी बिजली का उपयोग करना बहुत बेहतर है क्योंकि यह अन्यथा इसका उपयोग करने के लिए बहुत बेकार है।
सौर जनित बिजली से हाइड्रोजन बनाने के लिए यह कब समझ में आएगा? जवाब यह है कि हम हाइड्रोजन किसी भी समय बिजली का इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है-दूरदराज के क्षेत्रों में चोटी से, और मौसमी विविधताओं के दौरान करना चाहते हैं । जब संसाधन विद्युत ग्रिड लोड प्रोफाइल से मेल नहीं खाते हैं तो पवन, हाइड्रो, भूतापीय या सौर-जनित बिजली के किसी अन्य रूप से हाइड्रोजन मूल्यवान है।
यदि पीवी-इलेक्ट्रोलिसिस-ईंधन सेल के माध्यम से सौर बिजली का कोई मतलब नहीं है, तो पीवी-इलेक्ट्रोलाइटिक हाइड्रोजन के बारे में क्या? वास्तव में, पीवी-इलेक्ट्रोलिसिस के बारे में अधिकांश चर्चा एक मोटर वाहन ईंधन के रूप में उपयोग के लिए हाइड्रोजन उत्पादन से संबंधित है। फिर, यह परिदृश्य व्यवहार्य प्रतीत नहीं होता है । एक हाइड्रोजन ईंधन भरने स्टेशन प्रति दिन गैसोलीन के १,००० गैलन वितरण के मामले पर विचार करें, राष्ट्रीय औसत के बारे में एक आधा । ध्यान दें कि गैसोलीन के एक गैलन में हाइड्रोजन के एक किलोग्राम (किलोग्राम) के रूप में ऊर्जा की एक ही मात्रा के बारे में होता है। इस प्रकार, एक ईंधन स्टेशन के लिए प्रति दिन लगभग 1,000 किलोग्राम हाइड्रोजन की आवश्यकता होगी। हाइड्रोजन के कम हीटिंग मूल्य का उपयोग करके, एक किलो हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए आवश्यक विद्युत ऊर्जा 51 किलोवाट (65% की इलेक्ट्रोलाइजर दक्षता का उपयोग करके) है। इसका मतलब यह है कि १,००० किलो/दिन हाइड्रोजन के लिए प्रति दिन ५१,००० किलोवाट बिजली की आवश्यकता होगी । 51,000 किलोवाट की आपूर्ति के लिए आवश्यक पीवी की राशि का अनुमान 5 घंटे/दिन तक केडब्ल्यूएच को विभाजित करके लगाया जा सकता है। इस प्रकार, 1000 किलोग्राम/दिन हाइड्रोजन ईंधन स्टेशन के संचालन के लिए 10,200 किलोवाट या 10.2 मेगावाट पीवी पावर की आवश्यकता होगी। ध्यान दें कि 1 किलोवाट को पीवी के लिए क्षेत्र में लगभग 10 वर्ग मीटर की आवश्यकता होती है 10% दक्षता पर।
दूसरी श्रेणी, प्रत्यक्ष सौर जल विभाजन, किसी भी प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें सौर ऊर्जा का उपयोग सीधे मध्यवर्ती इलेक्ट्रोलिसिस चरण से गुजरे बिना पानी से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। उदाहरणों में शामिल हैं:
फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल वॉटर बंटवारे - यह तकनीक प्रकाश ऊर्जा को हाइड्रोजन की रासायनिक ऊर्जा में बदलने के लिए फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल सेल में सेमीकंडक्टिंग इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है। अनिवार्य रूप से दो प्रकार के फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम हैं - एक सेमीकंडक्टर या रंगों का उपयोग करके और दूसरा भंग धातु परिसरों का उपयोग करके।
फोटोबायोलॉजिकल - इनमें सूरज की रोशनी का उपयोग करके जैविक प्रणालियों से हाइड्रोजन की पीढ़ी शामिल होती है। कुछ शैवाल और बैक्टीरिया उपयुक्त परिस्थितियों में हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकते हैं। शैवाल में पिगमेंट सौर ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, और कोशिका में एंजाइम पानी को अपने हाइड्रोजन और ऑक्सीजन घटकों में विभाजित करने के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं।
उच्च तापमान थर्मोकेमिकल चक्र - ये चक्र थर्मोकेमिकल चरणों का उपयोग करके पानी के बंटवारे द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए सौर गर्मी का उपयोग करते हैं।
बायोमास गैसीकरण - यह हाइड्रोजन से भरपूर सिंथेटिक गैस में बायोमास को परिवर्तित करने के लिए गर्मी का उपयोग करता है।
फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल और फोटोबायोलॉजिकल प्रक्रियाएं वे हैं जिन्हें दीर्घकालिक ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विकसित किया जाना चाहिए। आज की प्रणालियां 1 प्रतिशत से कम कुशल (हाइड्रोजन के लिए सौर) हैं और उन्हें किफायती होने के लिए बहुत अधिक क्षमता तक पहुंचने की आवश्यकता है। इसके अलावा, या तो प्रौद्योगिकी के कोई बड़े पैमाने पर प्रतिष्ठान नहीं हैं ।
उच्च तापमान थर्मोकेमिकल चक्र उत्कृष्ट क्षमता (४० प्रतिशत से अधिक) प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन वे केंद्रित सौर रिसीवर का उपयोग करना चाहिए/ थर्मोकेमिकल चक्रों की एक बड़ी विविधता है जिसका अध्ययन किया गया है। (सौर थर्मोकेमिकल जल विभाजन चक्र द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन देखें)।
बायोमास गैसिफिकेशन एक सिंथेटिक गैस में बायोमास (लकड़ी, घास, या कृषि अपशिष्ट) को बदलने के लिए गर्मी का उपयोग करता है। गैसों की संरचना फीडस्टॉक के प्रकार, ऑक्सीजन की उपस्थिति, प्रतिक्रिया के तापमान और अन्य मापदंडों पर निर्भर करती है। बायोमास गैसिफायर को फिक्स्ड-बेड, तरल-बिस्तर और प्रशिक्षित-बिस्तर रिएक्टरों के रूप में विकसित किया गया है।
