ES2562913T3

ES2562913T3 - Dispositivo y procedimiento para la generación fotovoltaica de hidrógeno

Info

Publication number: ES2562913T3
Application number: ES05792163.7T
Authority: ES
Inventors: Frank Dimroth
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2025-10-07
Also published as: WO2006042650A2; DE102004050638B3; EP1834012B1; US20070246370A1; EP1834012A2; WO2006042650A3

Abstract

Dispositivo para la generación de hidrógeno a partir de compuestos que contienen hidrógeno, que contiene varias unidades de al menos en cada caso un concentrador óptico para la concentración de luz solar en al menos una célula solar, al menos una célula solar que no está en contacto con los compuestos que contienen hidrógeno, que está conectada eléctricamente con un electrolizador que presenta un ánodo que está en contacto con los compuestos que contienen hidrógeno, y un cátodo, estando dispuestas las unidades en un sistema orientador que sigue la posición del sol y presentando el electrolizador una temperatura de trabajo de -10 ºC a 200 ºC

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo y procedimiento para la generacion fotovoltaica de hidrogeno

La invencion se refiere a un dispositivo y un procedimiento para la generacion fotovoltaica de hidrogeno a partir de compuestos que contienen hidrogeno, en los que por medio de un concentrador optico se concentra luz solar en celulas solares, y la tension generada por ello se utiliza directamente para la electrolisis de un compuesto que contiene hidrogeno, en particular de agua desionizada, para generar hidrogeno.

El hidrogeno solar puede obtenerse con ayuda de separacion biologica del agua mediante bacterias, celulas fotoelectroqmmicas, a partir de la transformacion de biomasa, o mediante la separacion termosolar de agua a altas temperatures.

Hasta ahora, la electrolisis de hidrogeno se realiza por medio de fotovoltaica, la mayona de las veces mediante sistemas de modulo solar y electrolizador separados conectados unos tras otros. Lo mismo es valido para sistemas que emplean energfa eolica para la electrolisis. Los primeros sistemas se describen, por ejemplo tambien en el documento resumen de M.A.K. Lodhi “A Hybrid System of Solar Photolvoltaic, Thermal and Hydrogen: A Future Trend”, Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 20, n.° 6, paginas 417-484 (1995). Este documento describe tambien el uso de sistemas PV de concentracion para la generacion de corriente, y sistemas hnbridos que utilizan tanto electricidad generada de manera solar, como tambien calor para la electrolisis.

La eficiencia de la generacion de hidrogeno es relativamente reducida para todos estos sistemas, y el procedimiento caro en su conjunto. Tambien hubo en el pasado ideas para emplear celulas solares directamente para la electrolisis de agua o de solucion acuosa, pero la tension de la mayona de celulas solares en el punto de trabajo es demasiado escasa para realizar la electrolisis.

La electrolisis de agua con ayuda de un electrodo semiconductor se describio por primera vez en julio de 1972 en Nature vol. 238 “Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode” de Akira Fijishima y Kenichi Honda. Esta publicacion muestra como puede separarse hidrogeno con ayuda de luz solar a partir de una solucion acuosa. En este caso, se lleva agua al contacto directo con una capa semiconductora de TiO2 de conductores n y una contraplaca de Pt. En el caso de TiO2 la diferencia de potencial alcanzada en la luz solar es suficiente para la separacion de agua. Se describe como pueden obtenerse del agua hidrogeno y oxfgeno con este procedimiento fotoelectroqmmico. Sin embargo debido a la elevada energfa de banda prohibida de TiO2, en el electrodo solamente se captura una parte muy reducida del espectro solar y se utiliza para la electrolisis. Por tanto este procedimiento no es eficiente.

En una patente de D. I. Tchernev del ano 1975 (US 3.925.212) “Device for Solar Energy Conversion by PhotoElectrolytic Decomposition of Water” se muestra por primera vez que tambien las capas semiconductoras separadas de conductores p y n pueden utilizarse como electrodos bajo iluminacion para la separacion de agua. Tambien en esta disposicion, las capas semiconductoras se encuentran en contacto directo con el electrolito.

Otra patente del ano 1984 “Photolytic production of hydrogen” US 4.466.869 de A. Williams describe por primera vez que el fotoelectrodo tambien puede componerse de una estructura de capas de varias capas semiconductoras colocadas unas encima de otras con diferente energfa de banda prohibida. Por tanto, el fotoelectrodo corresponde en principio a una celula solar de cascada, tal como tambien se emplea de manera preferente en la invencion descrita en este documento. En el National Renewable Energy Laboratory NREL se trabajo desde 1998 en un sistema para la fabricacion de hidrogeno por medio de energfa solar. O. Khaselev, J. A. Turner describen en Science; vol. 280, 17 de abril (1998), paginas 425-427 “A Monolithic Photovoltaic-Photoelectrochemical Device for Hydrogen Production via Water Splitting” un procedimiento fotoelectroqmmico para la separacion de agua. En este caso se empleo por primera vez una celula solar de cascada de semiconductores III-IV como uno de los fotoelectrodos. La contraplaca se compoma de platino. Ademas se menciono por primera vez el empleo de luz solar concentrada. Las capas semiconductoras se encuentran en todas las disposiciones mencionadas en contacto directo con el electrolito, y representan incluso uno de los electrodos para la separacion del agua. La generacion de energfa fotovoltaica y la electrolisis de agua por lo tanto no estan separadas espacialmente.

El documento US 5973825 A1 describe un dispositivo y metodo para la generacion de hidrogeno mediante electrolisis y vapor de agua, en el que una celula solar con espejo parabolico y dispositivo orientador optico de la celula de electrolisis suministra corriente, y la celula se calienta a su temperatura de servicio de al menos 700 °C.

Por lo tanto el objetivo de la presente invencion era facilitar un sistema para la produccion de hidrogeno fotovoltaica que presentase una alta eficiencia en la generacion de hidrogeno, y a este respecto al mismo tiempo fuese economico en la fabricacion.

Este objetivo se consigue mediante el dispositivo, o bien el procedimiento, para la generacion fotovoltaica de hidrogeno de acuerdo con la reivindicacion 1, o bien 21. Las reivindicaciones dependientes adicionales muestran perfeccionamientos ventajosos.

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De acuerdo con la invencion se facilita un dispositivo para la generacion fotovoltaica de hidrogeno a partir de compuestos que contienen hidrogeno, que se compone de varias unidades orientadas hacia la posicion del sol, que presenta un concentrador optico para la concentracion de luz solar en una celula solar, al menos una celula solar que no esta en contacto con los compuestos que contienen hidrogeno, que esta conectada electricamente con un electrolizador que presenta un anodo que esta en contacto con los compuestos que contienen hidrogeno, y un catodo, estando dispuestas las unidades en un sistema orientador que sigue la posicion del sol, y presentado el electrolizador una temperature de trabajo de -10 °C a 200 °C.

En comparacion con los sistemas conocidos por el estado de la tecnica en los que se emplean dos sistemas separados para la generacion de corriente fotovoltaica por un lado, y para la electrolisis por otro lado, el sistema sobre el que se basa la invencion se caracteriza por la integracion de generacion de corriente solar y produccion de hidrogeno en un sistema, y por tanto por una demanda de material y de espacio reducida, una eficiencia mas elevada y costes potencialmente mas reducidos para el hidrogeno solar. De esta manera se omiten perdidas electricas que se originan habitualmente mediante la interconexion de celulas solares en un modulo. Incluso cuando no funcionan celulas individuales dentro de un modulo, la capacidad de funcionamiento de las unidades restante no se ve perjudicada. Una ventaja adicional con respecto al procedimiento fotoelectroqmmico se basa en que la celula fotovoltaica no esta en contacto directo con el electrolito. Esto, de no ser asf puede llevar a problemas considerables, como por ejemplo la oxidacion de capas semiconductoras o al desgaste o bien la precipitacion de material mediante la electrolisis. Esto prolonga la estabilidad durante largo tiempo de tales sistemas. Ademas se evitan las perdidas por absorcion opticas de la luz solar en el compuesto que contiene hidrogeno.

Preferentemente cada unidad individual del dispositivo presenta una potencia electrica de 1 a 100 W.

El electrolizador de acuerdo con la invencion presenta preferentemente una temperatura de trabajo de 30 °C a 100 °C.

Preferentemente como concentrador optico se emplea una lente de focalizacion puntual, por ejemplo una lente Fresnel. Alternativamente puede emplearse una lente Fresnel curvada con un foco lineal, un espejo parabolico con foco lineal o un espejo en forma de cuenco con foco puntual.

La celula solar esta construida preferentemente de varias capas de materiales semiconductores interconectadas entre sf en serie con energfa de banda prohibida diferente en cada caso. Preferentemente, los materiales semiconductores estan seleccionados en este caso del grupo que se compone de silicio, germanio y los compuestos III-V de aluminio, galio o indio con nitrogeno, fosforo, arsenico o antimonio.

La polaridad de la celula solar puede seleccionarse de cualquier manera, de modo que es posible tanto una polaridad np como tambien una polaridad pn. La celula solar puede presentar, si solamente se presenta una transicion pn o np interconectadas entre sf en serie una tension de mas de 1,4 voltios, especialmente preferente de 1,6 a 2,4 voltios. Si la celula solar presenta varias transiciones pn o np interconectadas en serie, entonces puede alcanzarse una tension en el intervalo de 1,5 a 6 voltios. La celula solar presenta en este caso preferentemente una superficie de 0,01 a 1 cm al cuadrado.

Como electrolizador se emplea preferentemente una membrana de polfmero (PEM) permeable a los protones con dos electrodos, el catodo y el anodo.

Preferentemente el anodo y el catodo se componen de metales nobles, en este caso en particular platino, paladio o iridio, sus compuestos, por ejemplo oxido de iridio, o de metales recubiertos con metal noble, en este caso en particular rnquel, hierro o cobre. Estos materiales sirven tambien como catalizador para la electrolisis. Los electrodos pueden presentar preferentemente de manera adicional una estructura de distribucion que esta dispuesta para la distribucion de la corriente en los electrodos. Esta es preferentemente una rejilla metalica.

Una variante adicional del dispositivo de acuerdo con la invencion preve que el anodo este unido con un sistema de canales a traves del cual fluyen los compuestos que contienen hidrogeno. El catodo esta conectado igualmente con un sistema de canales o un material permeable al gas a traves de cual se deriva el hidrogeno generado.

Una forma de realizacion adicional del dispositivo de acuerdo con la invencion preve que el electrolizador se componga de dos o mas unidades conectadas en serie entre sf con una tension de trabajo debidamente mas elevada.

De acuerdo con la invencion tambien se facilita un procedimiento para la generacion de hidrogeno de compuestos que contienen hidrogeno, en el que se concentra luz solar por medio de un concentrador optico en al menos una celula solar, y con la tension generada de manera fotovoltaica se electrolizan los compuestos que contienen hidrogeno a una temperatura preferentemente en el intervalo de 30 °C a 100 °C, empalmandose electricamente la celula solar con un electrolizador, con un catodo y/o un anodo, y conduciendose los protones formados por la electrolisis desde el anodo hacia el catodo, donde se reducen a hidrogeno molecular.

Una forma de realizacion preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion preve que los compuestos que contienen hidrogeno tambien se empleen para la refrigeracion, al permitir fluir a los compuestos que contienen

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hidrogeno a lo largo de la celula solar.

De manera preferente, el compuesto que contiene hidrogeno contiene agua desionizada en partes fundamentals. En este caso tambien es posible generar tambien ox^geno ademas de hidrogeno.

Mediante las figuras siguientes debe explicarse con mas detalle el objeto de acuerdo con la invencion, sin querer limitar este a las formas de realizacion mostradas en el presente documento.

La figura 1 muestra una representacion esquematica del procedimiento de acuerdo con la invencion para la generacion de hidrogeno.

La figura 2 muestra una primera forma de realizacion del dispositivo de acuerdo con la invencion.

La figura 3 muestra un dispositivo de acuerdo con la invencion para la generacion fotovoltaica de hidrogeno como sistema global.

La figura 4 muestra esquematicamente el principio de la transformacion de energfa en el procedimiento de acuerdo con la invencion para la generacion de hidrogeno.

La figura 5 muestra una segunda forma de realizacion del dispositivo de acuerdo con la invencion.

La figura 6 muestra una tercera forma de realizacion del dispositivo de acuerdo con la invencion.

La figura 7 muestra la estructura esquematica de un dispositivo de acuerdo con la invencion en el que esta combinada una unidad de electrolisis con varias celulas solares.

En la figura 1 se representa esquematicamente el sistema que puede producir hidrogeno de manera eficiente mediante la electrolisis de compuestos que contienen hidrogeno, por ejemplo soluciones acuosas, como agua desionizada, con ayuda de energfa generada de manera fotovoltaica. Este sistema se compone de un concentrador 2 que concentra la luz solar 1 en una celula solar 3. El factor de la concentracion de la luz solar puede situarse en este caso en el intervalo de 50 y alrededor de 1500. De manera preferente, en este caso las concentraciones de la luz solar estan en el intervalo de 300 y 1000. En el foco del concentrador 2 se encuentra una celula solar 3 que transforma la energfa solar en corriente electrica. En este caso se generan tensiones de > 1,4 voltios, tal como son necesarias para la electrolisis, en el punto de trabajo de la celula solar. Esto puede realizarse mediante celulas solares de semiconductores III-IV con una o varias transiciones pn o bien np. Por ejemplo, como celulas solares de cascada pueden emplearse aquellas de GaInP/GalnAs o AlGalnAs/Ge. En este caso las energfas de banda prohibida de las celulas solares pueden seleccionarse de manera que la lmea caractenstica de corriente-tension de la celula bajo el espectro solar concentrado alcanza una eficiencia lo mas alta posible para la electrolisis de los compuestos que contienen hidrogeno. La polaridad de la celula solar puede ser tanto de p a n, como tambien de n a p. La tension presente en la celula solar 3 se usa directamente para la electrolisis de los compuestos 5 que contienen hidrogeno. Las capas de la celula solar conductoras p y n estan unidas directamente con los electrodos del electrolizador 4. El hidrogeno 6 que se origina en este caso se evacua y se acumula. Si se emplea agua para la electrolisis, entonces puede obtenerse tambien oxfgeno como gas adicional. Cada celula solar individual en el sistema representado en la figura 1 esta unida directamente con un electrolizador. Pero tambien es posible que, hasta 4 celulas solares o tambien mas, esten unidas directamente con un unico electrolizador. Ademas es posible que el electrolizador se componga de dos unidades de electrolisis conectadas en serie una tras otra, por lo que se duplica la tension de trabajo. La integracion de varias unidades de concentrador-celula solar-electrolizador separadas en un sistema global es esencial para la invencion. Estas unidades pueden estar electricamente separadas por completo unas de otras (aunque no es obligatorio). En este caso estan dispuestas en una unidad orientadora y siguen al sol.

En la figura 2 se representa una primera forma de realizacion de un dispositivo de acuerdo con la invencion para la generacion de hidrogeno fotovoltaica. Este dispositivo se compone de una lente Fresnel 2 que concentra la luz solar 1 en un factor 300 o mas, y se conduce a una celula solar 3 de cascada de semiconductores III-IV. La superficie de la celula solar asciende en este caso entre 0,01 a 1 cm2. En la celula solar, la luz solar concentrada se transforma con una elevada eficiencia de mas del 30 % en energfa electrica. La tension de la celula solar en el punto de trabajo es en este caso > 1,4 voltios.

Hasta ahora no se empleaban los materiales III-V para la generacion de energfa terrestre dado que son demasiado caros. Sin embargo, mediante el empleo de luz concentrada se reduce la superficie semiconductora notablemente y el empleo se rentabiliza. Esto debe utilizarse en el futuro tambien para la generacion de corriente solar en la tierra. El instituto Fraunhofer ISE trabaja en este contexto desde hace algunos anos en el denominado concentrador FLATCON™. Este sistema emplea igualmente celulas solares de cascada bajo luz solar concentrada para la generacion de corriente electrica.

En una celula solar de cascada se precipitan unas sobre otras varias capas de semiconductores III-V de diferente energfa de banda prohibida. Estas celulas parciales se interconectan en serie entre sf monolfticamente, es decir sobre el sustrato. Por ello pueden realizarse tensiones de trabajo entre 1 voltios para una celula solar simple y

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aproximadamente 6 voltios para una celula solar con 5-6 transiciones pn interconectadas en serie. Las celulas solares con 3 transiciones pn han alcanzado eficiencias de hasta 37 % para la transformacion de la luz solar concentrada en energfa electrica (R. King et al. “Metamorphic III-V Materials” Acta de la 19a conferencia europea de energfa solar fotovoltaica, Paris 2004). La combinacion de las bandas prohibidas y materiales para la aplicacion descrita en este documento debe optimizarse de nuevo en cuanto a una maximizacion de la eficiencia para la electrolisis de agua. Ejemplos para posibles combinaciones de material son, por ejemplo, GalnP/GalnAs, GaAs/Ge, AlGalnAs/Ge, AlGaAs/Si, GalnP/GalnAs/Ge, AlGalnP/GaAs/GalnNAs/Ge o AlGaInP/GaIn/Al/GalnAs/GalnAsN/Ge. Ademas del consumo de material mas reducido, una ventaja adicional del empleo de luz concentrada consiste en que la tension de una celula solar aumenta logantmicamente con la concentracion.

El contacto del lado anterior y el del lado posterior de la celula solar se une directamente a traves de una rejilla metalica 6 con electrodos (por ejemplo de metales nobles como platino, paladio, iridio u oxido de iridio que tambien sirven como catalizador para la electrolisis o de electrodos de mquel, hierro o cobre recubiertos con tales metales nobles sobre una membrana 4 de polfmero (PEM) permeable a los protones. La superficie de la membrana PEM puede extenderse hasta toda la superficie de incidencia de la luz solar (excepto la superficie de la luz solar). La membrana PEM puede ocupar tambien solamente una superficie mucho mas pequena. La membrana en el lado positivo del anodo esta en contacto directo con la solucion que contiene hidrogeno, que por ejemplo se compone de agua desionizada 5. Sin embargo tambien pueden emplearse otras soluciones que tampoco tienen que ser necesariamente transparentes. En una disposicion posible la solucion fluira en primer lugar por debajo de las celulas solares y allf contribuye al enfriamiento. Por ello puede aumentarse la eficiencia de las celulas solares. A continuacion la solucion se conduce a traves de un sistema de canales hacia el anodo y allf se separa en oxfgeno e iones de hidrogeno. Las moleculas de oxfgeno que se originan en el lado del anodo aumentan dentro del lfquido y pueden acumularse allf Los iones H+ transitan a traves de la membrana PE hacia el catodo negativo, donde reaccionan con dos electrones en cada caso para dar lugar a hidrogeno molecular. El lado del catodo esta unido de nuevo con un sistema de canales a traves de cual fluye la solucion que contiene hidrogeno, o esta cubierto con un material permeable al gas o bien poroso, a traves del cual puede conducirse el hidrogeno hacia el acumulador.

La figura 3 muestra un dispositivo 1 de acuerdo con la invencion que esta confeccionado para dar lugar a un sistema global para la generacion de hidrogeno fotovoltaica. Los gases se acumulan en este caso en el borde superior de los modulos individuales y se alimentan a un acumulador 3. Este acumulador puede componerse por ejemplo de botellas de gas comprimido. El conducto de alimentacion hacia los modulos puede estar evacuado. Los modulos se montan sobre una unidad 2 orientadora de 2 ejes que sigue el curso del sol. Esta es necesaria para mantener el foco lineal de la lente siempre exactamente sobre la celula solar. Dado que los electrolizadores PEM alcanzan rendimientos de 80 a 90 %, con el sistema descrito en este documento, de celulas solares de cascada III-V y sistema de catalizador PEM pueden alcanzarse rendimientos de 27 % para la generacion de hidrogeno por medio de luz solar.

En la figura 4 se representa esquematicamente el principio de la transformacion de energfa. A lo largo del anodo, por ejemplo a traves de un canal se conduce compuesto que contiene hidrogeno. En este caso se llega a la separacion de agua para formar oxfgeno y protones. Los protones a su vez pueden pasar por la membrana de polfmero (PEM) permeable a los protones y llegar de esta manera al catodo. Aqrn se llega a la reduccion de los protones para formar hidrogeno molecular. En el presente ejemplo, la membrana de polfmero esta dispuesta adyacente a la celula solar. La celula solar puede enfriarse adicionalmente desde el lado posterior mediante un canal inundado por agua de refrigeracion. La figura 5 muestra una forma de realizacion adicional de la invencion en la que esta dispuesto el electrolizador PEM 4 por debajo de la celula solar 3. El agua circula en este caso directamente a traves de canales 5 por debajo de la celula solar que estan soldados en una placa 6 de Cu. La placa de Cu puede estar separada electricamente en este caso con respecto al agua a traves de un aislante. Existe un buen contacto termico entre agua para la electrolisis y la celula solar. El hidrogeno y oxfgeno se transportan en este caso como burbujas de gas en el lfquido.

En una realizacion adicional de la invencion descrita en este documento, dos unidades de electrolisis se interconectan en serie. Esto es conveniente cuando la tension de la celula solar de concentrador alcanza en el punto de trabajo el doble de la tension necesaria para la electrolisis, es decir aproximadamente 3 voltios. Las tensiones altas de este tipo pueden alcanzarse con una unica celula solar de cascada de alta eficiencia de semiconductores III- V. Una estructura posible para la interconexion en serie de dos unidades de electrolisis PEM se muestra en la figura 6. En esta figura significan: 1 2 3 4 5 6 7

1 sol

2 lente de focalizacion puntual

3 III- a V celula solar de cascada

4 membrana PEM con electrodos

5 agua o solucion que contiene hidrogeno para la electrolisis para enfriar la celula solar

6 placa metalica de Cu como soporte para la celula solar

7 separador estructurado, conductor entre las dos membranas PEM con canales de agua, por ejemplo de titanio

En una realizacion adicional de la invencion se unen de dos a cuatro celulas solares-concentrador en cada caso con un solo electrolizador (vease la figura 7). Esta disposicion es adecuada si la corriente generada por una celula solar- concentrador no es suficiente para que el electrolizador funcione de manera eficiente. Las disposiciones de la figura 2 y figura 7, o figura 5 y figura 7 pueden combinarse tambien entre sl

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REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para la generacion de hidrogeno a partir de compuestos que contienen hidrogeno, que contiene varias unidades de al menos en cada caso un concentrador optico para la concentracion de luz solar en al menos una celula solar, al menos una celula solar que no esta en contacto con los compuestos que contienen hidrogeno, que esta conectada electricamente con un electrolizador que presenta un anodo que esta en contacto con los compuestos que contienen hidrogeno, y un catodo, estando dispuestas las unidades en un sistema orientador que sigue la posicion del sol y presentando el electrolizador una temperature de trabajo de -10 °C a 200 °C.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque cada unidad presenta una potencia electrica de menos de 100 vatios.
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el electrolizador presenta una temperatura de trabajo de 30 °C a 100 °C.
4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el concentrador optico es una lente de focalizacion puntual, en particular una lente Fresnel, o una lente de focalizacion lineal.
5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el concentrador optico es un espejo parabolico con un foco lineal.
6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el concentrador optico es un espejo en forma de cuenco con un foco puntual.
7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la celula solar se compone de varias capas de materiales semiconductores interconectadas entre sf en serie con energfa de banda prohibida diferente en cada caso.
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado porque los materiales semiconductores estan seleccionados del grupo que se compone de silicio, germanio y compuestos III-V de aluminio, galio, indio asf como nitrogeno, fosforo, arsenico y antimonio.
9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado porque la celula solar presenta una polaridad np.
10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la celula solar presenta una polaridad pn.
11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la celula solar presenta una transicion pn o np y posee una tension de mas de 1,4 V, en particular de 1,6 a 2,4 V.
12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la celula solar presenta varias transiciones pn o np interconectadas en serie y posee una tension en el intervalo de 1,5 a 6 V.
13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la celula solar posee una superficie de 0,01 a 1 cm2.
14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el electrolizador contiene una membrana de polfmero (PEM) permeable a los protones que esta en contacto directo con el catodo y el anodo.
15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el anodo y el catodo se componen de metales nobles, en particular platino, paladio e iridio, de sus compuestos, en particular oxido de iridio, o de metales recubiertos con metales nobles en particular rnquel, hierro o cobre.
16. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre los electrodos esta dispuesta una estructura de distribucion, en particular una rejilla metalica para la distribucion de la corriente.
17. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el catodo esta dispuesto al menos un canal o un material permeable al gas para la derivacion del hidrogeno generado.
18. Dispositivo de acuerdo con una de las dos reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el canal y/o el recubrimiento en el lado dirigido a la luz es impermeable a la luz o reflectante.
19. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el compuesto que contiene hidrogeno es de agua desionizada en partes esenciales.
20. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el electrolizador se compone de varias unidades de electrodos y membrana permeable a los protones interconectadas en serie.

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21. Procedimiento para la generacion de hidrogeno a partir de compuestos que contienen hidrogeno, en el que se concentra luz solar por medio de un concentrador optico en al menos una celula solar, y con la tension generada de manera fotovoltaica se electrolizan los compuestos que contienen hidrogeno, y los protones formados mediante electrolisis se conducen desde el anodo hacia el catodo donde se reducen a hidrogeno molecular, en el que se emplean varias unidades orientadas a la posicion del sol que se componen de al menos un concentrador y al menos una celula solar que no esta en contacto con los compuestos que contienen hidrogeno, que se empalma electricamente con un electrolizador con un catodo y un anodo, presentado el electrolizador una temperatura de trabajo de -10 °C a 200 °C.
22. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 21, caracterizado porque se emplean celulas solares de varias transiciones de materiales semiconductores pn o np interconectadas entre sf en serie con diferente energfa de banda prohibida en cada caso.
23. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 o 22, caracterizado porque los materiales semiconductores estan seleccionados del grupo que se compone de silicio, germanio y compuestos III-V de aluminio, galio o indio, asf como nitrogeno, fosforo, arsenico o antimonio.
24. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque el numero de las transiciones pn o np de la celula solar se selecciona de manera que la celula solar presenta una tension en el intervalo de 1,5 a 6 V.
25. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado porque la luz se concentra en el factor 50 a 1500, en particular en el factor 300 a 1000.
26. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 25, caracterizado porque la luz se concentra con una lente optica de focalizacion puntual, en particular una lente Fresnel, un espejo en forma de cuenco de focalizacion puntual, una lente optica de focalizacion lineal o un espejo parabolico.
27. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 26, caracterizado porque como electrolizador se emplea una membrana de polfmero permeable a los protones.
28. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 27, caracterizado porque el hidrogeno de las unidades se reune y se acumula.
29. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 28, caracterizado porque el hidrogeno generado se deriva a traves de un sistema de canales.
30. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 29, caracterizado porque los compuestos que contienen hidrogeno se emplean para la refrigeracion, al permitir que los compuestos que contienen hidrogeno fluyan a lo largo de las celulas solares.
31. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 30, caracterizado porque como producto secundario se genera oxfgeno molecular.
32. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 31, caracterizado porque el compuesto que contiene hidrogeno se compone de agua desionizada en partes esenciales.