Жасыл сутек алудың фотоэлектрохимиялық жолдары: талдау, шолу және форсайт.

Аңдатпа

Қазіргі декарбонизация үдерістерінің динамикасы сутек өндірудің қолданыстағы модельдеріндегі құрылымдық шектеулерді көрсетеді. Техникалық-экономикалық бағалаулар жасыл сутектің өзіндік құнының негізгі факторы энергия тұтыну екенін, ал электролиз қуаттарын арттыру қарқыны көміртектік бейтараптыққа қол жеткізу траекторияларымен салыстырғанда жеткіліксіз екенін көрсетеді. 2020 жылы шамамен 0,1 ГВт болған электролизерлердің орнатылған қуаты 2023 жылы 1,75 ГВт-қа дейін артқанына қарамастан, жарияланған жобалардың елеулі бөлігі түпкілікті инвестициялық шешім кезеңіне жетпей отыр, ал инфрақұрылымдық шектеулер сақталуда.

Фотоэлектрохимиялық су ыдырату жартылай өткізгіш арқылы жарықты жұту мен судың электрохимиялық ыдырауын бір жүйеде біріктіретін баламалы технология болып табылады. Сақтау мен тасымалдаудың дамыған логистикасын қажет ететін орталықтандырылған электролиз схемаларынан айырмашылығы, PEC-архитектуралар сутекті жергілікті деңгейде өндіруге мүмкіндік береді және жеткізу тізбектерінің осалдығын азайтады.

Бұл жұмыста PEC-технологияларының эволюциясына материалтану деректері, библиометриялық көрсеткіштер және патенттік динамика негізінде жүйелі талдау жүргізіледі. Оксидті, нитридті, халькогенидті және гибридті фотоэлектродтардың даму траекториялары, solar-to-hydrogen тиімділігінің шекті мәндері және материалдардың тұрақтылық шектеулері арасындағы өзара байланыс қарастырылады. 2035 жылға дейінгі болжамдық жол картасы ұсынылып, асыл металдарды алмастыру стратегиялары, өнеркәсіптік өндіріспен үйлесімділік және таралған сутек инфрақұрылымына интеграция мәселелері талданады. PEC-технологиялары қалыптасып келе жатқан сутек энергетикасының архитектурасындағы ұзақ мерзімді комплементарлық технология ретінде қарастырылады.