Pin năng lượng mặt trời tạo ra hy-đrô để chiếu sáng buổi đêm

Do đó, năng lượng mặt trời có thể mang đến một giải pháp – tạo ra một loại nhiên liệu có thể chuyển hóa bằng cách chỉ dùng mỗi ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, sản xuất nhiên liệu năng lượng mặt trời là một quá trình hiệu suất thấp và đầy nhàm chán, vì việc sản xuất điện năng và nhiên liệu phải tiến hành riêng biệt. Sự riêng biệt này có thể là lý do dẫn đến sự ra đời một dạng pin mặt trời mới thực hiện việc phân tách điện (tách nước thành hy- đrô và ô-xy) trong tương lai.

Có nhiều cách tiếp cận với nhiên liệu mặt trời: phản ứng CO₂ với nước để tạo ra hy-đrô các-bon và ít nước hơn. Hoặc một cách khác là phá vỡ phân tử nước để tạo ra hy-đrô và ô-xy. Hy-đrô có thể sử dụng trực tiếp hoặc phản ứng với CO₂ (hoặc CO). Trong cả hai trường hợp, năng lượng được sử dụng để điều khiển quá trình này đều là năng lượng tái tạo và kết thúc bằng nhiên liệu chứa các-bon. Và nếu bạn tạo ra một chuỗi hy-đro các-bon dài, thì nó sẽ ở dạng lỏng và có nhiều ưu điểm quan trọng về mặt lưu trữ và vận chuyển.

Tuy nhiên, vấn đề hiện tại là các lựa chọn liên quan đến CO₂. CO₂ cần phải được tập trung trước khi phản ứng thì mới có hiệu quả, và việc này không hề thuận tiện. Nó cần có điện cực cao và truyền tải nhiều điện tử. Điều này hết sức khó khăn.

Nhưng nước thì lại dồi dào và điện cực tiềm năng cho quá trình điện phân cũng không tệ. Hơn nữa, bạn chỉ cần chuyển hai điện tử.

Tóm lại, sản xuất hy-đrô gen là con đường khả thi nhất lúc này.

Vấn đề lớn khi tiếp cận theo phương pháp này là hầu hết pin mặt trời đều chỉ có sẵn một điện cực. Trong khi quy trình sản xuất tiêu chuẩn cần phải có một điện cực trên tấm hỗ trợ. Sau đó, vật liệu hoạt tính lắng lại trên điện cực này, và điện cực thứ hai trong suốt và không che phủ toàn bộ bề mặt thì được lắng đọng ở phía trên.

Nếu bạn muốn tấm pin mặt trời này có thể phân tách nước, thì điện cực ở phía trên phải hoạt động như một chất xúc tác cho phản ứng – thông thường là một kim loại như bạch kim – và phải trong suốt để ánh sáng xuyên qua.

Do đó các nhà nghiên cứu đã phát triển các pin mặt trời từ gallium arsenide. Họ đã chứng minh rằng hiệu suất của loại pin mặt trời này gần như không thay đổi so với phương pháp tiêu chuẩn – khoảng 15%. Đây là hiệu suất chuyển đổi từ ánh sáng thành điện năng. Hiệu suất thu hy-đro là 13%.

Nhưng những con số hiệu suất này không phải là điểm cuối. Các tấm pin năng lượng mặt trời từ gallium arsenide có hiệu suất điện năng cao hơn đã được chứng minh (các tấm pin đa điểm có hiệu suất tới 45%). Và các chất xúc tác với tính phân tách nước tốt hơn cũng có sắn. Vì vậy , hiệu suất này còn có thể cải thiện nếu kết hợp 2 đặc điểm này.

Thế nhưng, có một hạn chế lớn là gallium arsenide hết sức đắt đỏ. Sự cạnh tranh về mặt giá cả cũng là một bước quan trọng.

Anh Thư ( Theo Arstechnica)