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Solar water splitting under natural concentrated sunlight using a 200 cm2 photoelectrochemical-photovoltaic device

Vilanova, António und Dias, Paula und Azevedo, Joao und Wullenkord, Michael und Spenke, Carsten und Lopes, Tânia und Mendes, Adélio (2020) Solar water splitting under natural concentrated sunlight using a 200 cm2 photoelectrochemical-photovoltaic device. Journal of Power Sources, 454, Seiten 1-13. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2020.227890. ISSN 0378-7753.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775320301932?via%3Dihub

Kurzfassung

This work reports a 200 cm2 PEC-PV device that comprises four 50 cm2 PEC cells coupled in a modular array and optimized for continuous operation under concentrated sunlight. The developed module is the second largest PEC-PV device ever reported and the first tested under natural concentrated sunlight (up to 12.8 kW m 2). Demonstration tests were conducted outdoor in a continuous operation mode, over four days and using highly stable hematite photoelectrodes. When assembled with four multi-PE windows, each comprising eight small nanostructured photoelectrodes connected in parallel, the module generated a stable current density of ca. 2.0 mA cm 2 at 1.45 V, resulting in an average hydrogen production rate of 5.6 � 10 5 gH2 h 1 cm 2 (based on the net active area). A maximum current density of ca. 4.0 mA cm 2 was reached during J-V measurements (before the dark current onset potential). It was observed that when hematite photoelectrodes are subjected to gradually higher solar irradiances the generated photocurrent follows a logarithmic saturation behaviour. This work provides important insights for demonstrating the viability of solar-driven water electrolysis by presenting a PECPV device that answers to the main challenges of large-scale photoelectrochemical hydrogen production.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134329/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Solar water splitting under natural concentrated sunlight using a 200 cm2 photoelectrochemical-photovoltaic device
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Vilanova, AntónioLEPABENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dias, PaulaLEPABENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Azevedo, JoaoLEPABENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wullenkord, MichaelMichael.Wullenkord (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6262-384XNICHT SPEZIFIZIERT
Spenke, Carstencarsten.spenke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lopes, TâniaLEPABENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mendes, AdélioLEPABENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Februar 2020
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:454
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.227890
Seitenbereich:Seiten 1-13
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Photoelectrochemical cell, Solar water splitting, Solar concentrator, Large-area device, Hematite photoelectrode
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Solare Brennstoffe
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Brennstoffe (alt)
Standort: Jülich , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Verfahrenstechnik
Hinterlegt von: Sattler, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:05 Mär 2020 13:06
Letzte Änderung:20 Jun 2021 15:53

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