Lá cây nhân tạo dùng ánh sáng mặt trời để tạo ra nhiên liệu hy-đrô

Thiết kế của loại lá này là mô phỏng lại quá trình quang hợp dưới nước của các loài thực vật thủy sinh, nhằm tách nước thành hy-đrô và ô-xy. Ánh sáng mặt trời được tập trung bằng các quang điện cực kép, trong đó có một cặp cực anốt quang (cực dương) sẽ hấp thụ năng lượng mặt trời.

Dưới sự kích thích của năng lượng mặt trời, các hạt điện tử tự do sẽ được vận chuyển qua một chất bán dẫn và được sử dụng để xúc tác cho phản ứng hóa học tách nước. Kết quả cuối cùng là tạo ra một loại nhiên liệu hy-đrô ổn định với chi phí rẻ, loại nhiên liệu này có thể đốt cháy mà không phát thải khí CO2.

Các nhà khoa học tin rằng, nhiên liệu hy-đrô sẽ là yếu tố then chốt để giảm phát thải các-bon toàn cầu.

Loại lá mới và các cực anốt quang kép của nó được thiết kế để hấp thụ các bước sóng ánh sáng cụ thể - mỗi anốt sẽ hấp thụ một năng lượng vùng cấm (bandgap) nhất định –giống với các loài thực vật thủy sinh chỉ giữ lại năng lượng của các bước sóng quang phổ đi xuyên qua nước. Cũng giống như bất kỳ loại thực vật nào khác, thông qua quá trình quang hợp các thực vật thủy sinh cũng tạo ra năng lượng nhờ ánh sáng mặt trời. tuy nhiên, rất khó để chúng có thể nhận được đầy đủ ánh sáng mặt trời khi ở sâu dưới biển. Vì vậy, chúng có nhiều dạng quang hợp sử dụng có chọn lọc các bước sóng có thể đạt đến độ sâu đó.

Hiện nay, thiết bị này có hiệu suất tách nước là 7,7% -vẫn còn chưa đủ để đạt ngưỡng sản xuất hy-đrô nhờ năng lượng mặt trời cho thương mại.

Kỹ sư hóa Jea Sung Lee hiện công tác tại Viện Khoa học và Công nghệ quốc gia Ulsan (Hàn Quốc) cho biết, nhóm nghiên cứu mong muốn “có thể nâng cao hiệu suất thu nhận ánh sáng của thiết bị lên 10% trong vòng 3 năm. Công nghệ này sẽ góp phần vào việc tạo ra các trạm tiếp nhiên liệu hy-đrô theo dạng năng lượng tái tạo để cung cấp nhiên liệu giá rẻ cho các xe sử dụng pin nhiên liệu hy-đrô”.

Anh Thư (Tổng hợp)