VINACHEM

Về nguyên tắc, có thể sản xuất hydro cho pin nhiên liệu bằng cách chiết xuất khí này từ nước biển, nhưng lượng điện lớn cần sử dụng khiến cho quá trình trở nên rất tốn kém. Vừa qua, các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Central Florida (Mỹ) đã chế tạo vật liệu nano có khả năng khai thác năng lượng Mặt Trời và sử dụng năng lượng đó để sản xuất hydro từ nước biển với chi phí thấp và hiệu suất cao.

Trong tương lai, sáng kiến đột phá này có thể mang lại một nguồn nhiên liệu mới, thân thiện môi trường, giảm nhu cầu nhiên liệu hóa thạch và hỗ trợ cho nền kinh tế ở những nơi có nhiều ánh nắng Mặt Trời và nước biển như Florida.

Các nhà nghiên cứu nói trên đã phát triển một chất quang xúc tác mới với khả năng khai thác quang phổ ánh sáng rộng hơn nhiều so với các chất xúc tác khác, đặc biệt là nó đủ bền để chịu được các điều kiện khắc nghiệt khi làm việc trong môi trường nước biển.

Chất quang xúc tác mới có thành phần là một loại vật liệu lai, trong đó các lỗ nano được khắc bằng tác nhân hóa học lên bề mặt của màng TiO2 (chất quang xúc tác phổ biến nhất hiện nay) siêu mỏng. Sau đó, các lỗ khắc nano này được bọc bằng màng molybden disulfua cỡ nano với độ dày 1 nguyên tử.

Các chất xúc tác thông thường nói chung chỉ có khả năng chuyển đổi một dải hạn chế của quang phổ ánh sáng thành năng lượng. Với vật liệu xúc tác mới, các nhà khoa học Florida đã có khả năng tăng đáng kể chiều rộng của dải quang phổ ánh sáng cần được khai thác. Bằng cách kiểm soát mật độ các lỗ trống lưu huỳnh trong màng molybden disulfua, họ có thể khai thác năng lượng ánh sáng từ chiều dài bước sóng cực tím cho đến chiều dài bước sóng cận hồng ngoại, khiến cho nó có hiệu quả gấp đôi các loại quang xúc tác hiện nay.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, chất quang xúc tác mới cho phép hấp thụ năng lượng Mặt Trời nhiều hơn nhiều so với các vật liệu truyền thống.

Trong một số điều kiện nhất định, sản xuất nhiên liệu hóa học nhờ nguồn năng lượng Mặt Trời là phương án tốt hơn sản xuất điện bằng pin quang điện, vì điện năng phải được sử dụng hoặc lưu trữ trong những ắc quy mà sẽ mất dần dung lượng điện tích, trong khi đó khí hydro có thể được lưu trữ và vận chuyển một cách dễ dàng.

Chất xúc tác mới có thể được sản xuất tương đối dễ với chi phí không cao. Nhóm nghiên cứu tại Florida đang tiếp tục nghiên cứu cải thiện tiếp hiệu quả của chất xúc tác và nâng cấp quy mô sản xuất.

HV

Theo Chem.online, 10/2017