VINACHEM

Năng lượng Mặt Trời là nguồn năng lượng sạch và dư thừa. Nhưng để có thể sử dụng khi không có nắng, nguồn năng lượng này cần phải được lưu trữ trong ắc quy hoặc thông qua quá trình quang xúc tác, trong đó năng lượng Mặt Trời được sử dụng để phân tách nước, sản xuất nhiên liệu hydro và oxy. Sau đó, hydro và oxy có thể được tái kết hợp trong pin nhiên liệu để cung cấp năng lượng khi cần.

Cho đến nay đã có nhiều vật liệu quang xúc tác được nghiên cứu tích cực. Trong số đó, vật liệu có lợi thế nhất là TiO2 với nhiều đặc điểm ưu việt, tuy nhiên hiệu quả của nó không cao do không hấp thụ tốt ánh sáng nhìn thấy. Vì vậy, hiện tại vẫn chưa có vật liệu quang xúc tác thích hợp nào được bán rộng rãi trên thị trường.

Nay các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Oxford (Anh) đã tìm ra một hạng mục vật liệu mới là perovskite halogen kép với những tính chất thích hợp cho việc phân tách nước.

Bằng cách sử dụng siêu máy tính để tính toán trạng thái năng lượng lượng tử của 4 chất perovskite halogen kép, các nhà nghiên cứu đã phát hiện thấy Cs2BiAgC16 và Cs2BiAgBr6 là những vật liệu quang xúc tác có nhiều triển vọng do chúng hấp thụ ánh sáng nhìn thấy tốt hơn nhiều so với TiO2. Chúng cũng tạo ra điện tử và lỗ trống mang điện tích dương, có đủ năng lượng (gần như năng lượng lý tưởng) để tách nước thành hydro và oxy.

Theo các nhà nghiên cứu, rất ít vật liệu nào có cùng một lúc hai đặc điểm quan trọng như trên đối với quá trình phân tách nước bằng năng lượng Mặt Trời.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện loại vật liệu perovskite mới này khi tìm kiếm vật liệu chế tạo tế bào quang điện. Trong một số năm qua, vật liệu perovskite đã ngày càng được quan tâm nhiều như vật liệu làm tăng hiệu quả của pin quang điện silic nhờ cách thiết kế kết hợp trực tiếp perovskite vào các tấm silic. Tuy nhiên, perovskite có chứa một lượng nhỏ chì. Nếu được sử dụng để khai thác năng lượng Mặt Trời ở các trang trại điện Mặt Trời rộng lớn, chì có thể gây ra rủi ro về ô nhiễm môi trường.

Trước đó, trong quá trình tìm kiếm vật liệu thay thế, các nhà nghiên cứu đã áp dụng phương pháp mô phỏng máy tính và phát hiện một dạng mới vật liệu perovskite không chứa chì với tiềm năng sử dụng cho pin quang điện hiệu suất cao. Nay họ phát hiện thấy tiềm năng phân tách nước của vật liệu này.

HV

Theo ScienceDaily, 6/2018