Performance Evaluation of a Solar-Powered Portable Alkaline Electrolyzer for Hydrogen Production

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 64

فایل این مقاله در 8 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JREE-13-3_008

تاریخ نمایه سازی: 13 مرداد 1405

چکیده مقاله:

This study provides the inaugural comprehensive assessment of an ultra-low current density (۳ mA/cm²) portable alkaline electrolyzer utilizing uncoated SS۳۱۶L electrodes, illustrating the essential trade-offs among simplicity, cost (<۸۰۰), and efficiency in off-grid hydrogen production. The system has an energy efficiency of ۹.۶%, which shows that it loses voltage in three ways, ۴۵% from the oxygen evolution reaction (OER) kinetics on bare steel, ۲۵% from ۲ mm electrode gaps, and ۲۰% from room-temperature operation. The device runs on ۱۳ V and ۷.۸ A (۱۰۱ W) from a solar panel and produces hydrogen at a rate of ۰.۰۵۴ L/min (STP) with an energy cost of ۳۵۰ kWh/kg H₂. Three experimental runs verified repeatability with a ۵% margin of error. Dynamic testing with different power inputs (۵۰ to ۱۰۰ W) kept Faradaic efficiency above ۹۵%, which showed that the system was compatible with solar energy. Quantitative loss investigation using electrochemical impedance spectroscopy found that OER overpotential (۰.۴۵ V) and ohmic losses (۰.۳۵ V) were the main problems. The results present benchmarked performance metrics for low-cost, portable green hydrogen systems and clarify how to improve performance, zero-gap architecture could lower cell voltage by ۰.۳ V, and NiFe catalyst coatings could reduce OER overpotential by ۰.۲ V, which could increase overall efficiency to about ۲۰%.

نویسندگان

Shokhrukhbek Bakhramov

Department of Alternative energy sources, Faculty of electrical and power engineering, Andijan state technical institute, ۱۷۰۰۱۹, Uzbekistan.

Astan Ismailov

Department of Electrical engineering, Faculty of electrical and power engineering, Andijan state technical institute, ۱۷۰۰۱۹, Uzbekistan.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :