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Enhancing electrolyzer performance for hydrogen production in a solar system using a buck converter with sliding mode control

スライディングモード制御を用いたバックコンバータによる太陽光発電システムでの水素製造用電解槽の性能向上 (AI 翻訳)

A. E. Idrissi, B. Imodane, M. Oubella, Hatim Ameziane, M. Benydir, K. Dahmane, Driss Belkhiri, M. Ajaamoum

International Journal of Applied Power Engineering (IJAPE)📚 査読済 / ジャーナル2026-03-01#水素
DOI: 10.11591/ijape.v15.i1.pp69-79
原典: https://doi.org/10.11591/ijape.v15.i1.pp69-79

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、実太陽光発電データを用いて太陽光駆動の水素製造システムをモデル化し、バックコンバータとスライディングモード制御(SMC)でPEM電解槽への電圧を安定化する。シミュレーションの結果、SMCはPI制御より優れた応答を示し、水素生成率0.98 L/min（効率98%）を達成した。SMCにより再生可能エネルギーからの水素製造の信頼性と効率が向上する可能性を示した。

English

This study models a solar-powered hydrogen production system using real PV data. A buck converter with sliding mode control (SMC) regulates voltage to a PEM electrolyzer. Simulations show SMC outperforms PI control, achieving 0.98 L/min hydrogen production (98% efficiency). The findings highlight the potential of advanced control for reliable green hydrogen from renewables.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

本論文は、実太陽光データを用いて水素製造の制御最適化を図る技術的知見を提供する。日本の水素基本戦略や再エネ水素導入促進に寄与する可能性があるが、シミュレーション段階であり、実証による検証が求められる。

In the global GX context

This paper contributes to global green hydrogen scaling by demonstrating improved electrolyzer control using real PV data. The use of sliding mode control to enhance system stability and efficiency is relevant to industrial applications in renewable hydrogen production.

👥 読者別の含意

🔬研究者:For researchers in hydrogen production or control systems, this offers a comparative study of SMC vs PI for electrolyzer voltage regulation with real PV data.

🏢実務担当者:Corporate teams in renewable hydrogen or electrolyzer manufacturing can consider SMC as a superior control strategy for more efficient hydrogen generation from fluctuating solar power.

📄 抄録（日本語訳）

世界がますます再生可能エネルギーへと転換する中、水電解によるグリーン水素は、化石燃料に代わるクリーンで有望な代替手段として浮上している。本研究では、稼働中の太陽光発電（PV）設備からの実データを用いた太陽光発電による水素製造システムを探求し、環境条件の正確かつ現実的なモデリングを保証する。DC-DC降圧コンバータを用いて変動するPV出力を調整し、PEM電解装置が必要とする正確な電圧を供給する。スライディングモード制御（SMC）戦略を適用して電圧安定性を維持し、その性能を従来の比例積分（PI）コントローラと比較する。MATLAB/Simulinkでのシミュレーションにより、SMCが最小限のオーバーシュート、より速い応答、そして0.98 L/min（98%効率）という優れた水素生成速度を含む、より優れた動的性能を提供することが実証された。電解装置へのより一貫した電圧供給により、SMCはシステム全体の性能を大幅に向上させる。これらの知見は、実世界のデータに支えられた高度な制御戦略が、再生可能水素製造をより信頼性が高く効率的なものにする可能性を強調している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

As the world increasingly turns to renewable energy, green hydrogen produced through water electrolysis has emerged as a clean and promising alternative to fossil fuels. In this work, we explore a solar-powered hydrogen production system that uses real data from an operational photovoltaic (PV) installation, ensuring accurate and realistic modeling of environmental conditions. A DC-DC buck converter is used to regulate the fluctuating PV output, supplying the precise voltage needed by a PEM electrolyzer. Sliding mode control (SMC) strategy is applied to maintain voltage stability, and its performance is compared with a traditional proportional-integral (PI) controller. Simulations in MATLAB/Simulink demonstrate that SMC offers better dynamic performance, including minimal overshoot, faster response, and an impressive hydrogen production rate of 0.98 L/min (98% efficiency). By providing more consistent voltage to the electrolyzer, SMC significantly boosts overall system performance. These findings underline the potential of advanced control strategies, supported by real-world data, to make renewable hydrogen production more reliable and efficient.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。