VINACHEM

Các nhà khoa học thuộc Trung tâm Công nghệ hóa học tại Đại học Bath (Anh) đã đạt một bước tiến mới trong công nghệ sản xuất nhiên liệu hydro bằng năng lượng Mặt trời.

Trước sức ép đòi hỏi các các quốc gia đi đầu trên thế giới phải cắt giảm đáng kể lượng khí thải cacbon để giải quyết tình trạng khẩn cấp về biến đổi khí hậu, việc làm cấp bách hiện nay là phát triển các giải pháp năng lượng sạch hơn để thay thế cho việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Một nhiên liệu được lựa chọn thay thế chính là hydro, đây là loại nhiên liệu không phát thải CO2 và có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xe ôtô.

Hydro có thể được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước. Tuy nhiên, quá trình này tiêu tốn những lượng điện lớn. Ngày nay, phần lớn điện năng được sản xuất nhờ đốt metan nên các nhà nghiên cứu tại Đại học Bath đã tìm cách phát triển pin năng lượng Mặt trời kiểu mới, cho phép sử dụng trực tiếp năng lượng Mặt trời để điện phân nước.

Hầu hết các pin năng lượng Mặt trời hiện có trên thị trường đều làm bằng silic, nhưng quá trình sản xuất rất tốn kém và đòi hỏi lượng lớn silic rất tinh khiết. Hơn nữa, các pin năng lượng Mặt trời kiểu này khá to và nặng, không phù hợp trong nhiều ứng dụng.

Gần đây, dòng pin năng lượng Mặt trời Perovskite với giá thành rẻ hơn đã được phát triển bằng cách sử dụng vật liệu với cấu trúc 3D tương tự hợp chất CaTiO3. Đây là loại pin mỏng hơn, có thể dễ dàng được in lên các bề mặt. Chúng có thể hoạt động ở điều kiện ánh sáng yếu và tạo ra điện áp cao hơn pin năng lượng Mặt Trời làm bằng silic, nghĩa là chúng có thể được sử dụng trong nhà để vận hành các thiết bị điện. Tuy nhiên, nhược điểm của pin Perovskite là không bền khi gặp nước, điều này gây cản trở lớn đối với sự phát triển của loại pin này và hạn chế khả năng sử dụng chúng.

Các nhà khoa học tại Đại học Bath đã giải quyết vấn đề trên bằng cách sử dụng lớp phủ chống thấm nước làm bằng graphit (than chì) - nguyên liệu làm ruột bút chì.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm khả năng chống thấm nước bằng cách đặt pin năng lượng Mặt trời Perovskite đã phủ graphit trong nước và sử dụng năng lượng Mặt trời để tách nước thành hydro và oxy. Kết quả cho thấy, pin phủ graphit hoạt động được dưới nước 30 giờ - nhiều hơn 10 giờ so với các pin giữ kỷ lục trước đây.

Trước đây, người ta thường sử dụng hợp kim chứa inđi để bảo vệ pin Perovskite, nhưng inđi là kim loại hiếm và rất đắt tiền, quá trình khai thác inđi cũng ảnh hưởng nhiều đến môi trường. Trong khi đó, than chì có sẵn trên thị trường, rất rẻ và thân thiện môi trường hơn nhiều so với inđi.

Phạm Huệ

Theo ScienceDaily, 5/2019