Sử dụng ánh sáng mặt trời, nước để sản xuất năng lượng tái tạo hydro

Năng lượng hydro được cho là một trong những nguồn năng lượng sạch và xanh nhất bởi vì khi nó tạo ra năng lượng, các sản phẩm phụ cuối cùng là nước thay vì phát thải ra cácbon. Năng lượng hydro cũng có thể được tích trữ trong một tế bào nhiên liệu, tin cậy hơn so với các pin năng lượng mặt trời truyền thống hoặc các tấm thu năng lượng mặt trời, mà thường xuyên cần ánh sáng mặt trời để duy trì.

Syed Mubeen, giáo sư kỹ thuật hóa học của UI và là nhà khoa học dẫn đầu nghiên cứu của HyperSolar cho biết, mặc dù hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, lượng hydro tinh khiết trong bầu khí quyển của Trái đất là rất thấp (khoảng 0.00005%), vì vậy nó phải được sản xuất nhân tạo.

Hiện nay, hầu như năng lượng hydro được sản xuất từ các loại nhiên liệu hóa thạch theo một quá trình hóa học gọi cải tạo hơi nước, trong đó phát thải ra cacbon dioxide. Mặc dù sản phẩm cuối cùng là hydro, nhưng đầu vào của nó làm cho nó rất ít bền vững và thân thiện môi trường.

Hydrogen cũng có thể được tạo ra bằng việc sử dụng điện phân, yêu cầu điện và nước có độ tinh khiết cao để phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy. Mặc dù đây là một quá trình bền vững (giả sử điện được sản xuất từ nguồn năng lượng tái tạo), chi phí vật liệu kết hợp với hệ thống đắt tiền- đây là một rào cản lớn cho việc sản xuất hydro tái tạo với giá cả hợp lý.

Mubeen cho rằng: "Việc phát triển các hệ thống năng lượng sạch là mục tiêu của toàn thế giới". "Hiện nay, chúng tôi hiểu rõ các hệ thống năng lượng sạch như các pin năng lượng mặt trời, tuabin gió, v.v..., hoạt động ở mức độ rất tinh vi. Thách thức hiện nay đó là phát triển hệ thống năng lượng sạch rẻ tiền mà có thể cạnh tranh giá cả chi phí với các hệ thống nhiên liệu hóa thạch và được thông qua không chỉ ở các nước phát triển mà trên toàn cầu”.

Với HyperSolar, Mubeen và nhóm của ông tại Trung tâm Khoa học và Công nghệ Quang thuộc UI đang phát triển phương pháp sản xuất hydro hiệu quả chi phí và thân thiện với môi trường bằng việc lấy cảm hứng từ các loài thực vật. Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các thiết bị điện hóa học năng lượng mặt trời nhỏ có thể được đặt ở bất kỳ loại nước nào, kể cả nước biển và nước thải. Khi ánh sáng mặt trời chiếu qua mặt nước và tiếp xúc với các thiết bị năng lượng mặt trời, năng lượng photon trong ánh sáng lấy nước (trạng thái năng lượng thấp hơn) và biến đổi nó thành hydro (trạng thái năng lượng cao hơn), nơi nó có thể được tích trữ giống như pin. Năng lượng thu được khi hydro được chuyển đổi trở lại trạng thái năng lượng thấp hơn của nó: đó là trạng thái nước. Điều này tương tự như các loại cây sử dụng quá trình quang hợp, trong đó các cây sử dụng photon từ mặt trời để biến đổi nước và carbon dioxide thành carbohydrate-một số được tích trữ trong quả và rễ cây để sử dụng sau.

Hiện nay Mubeen và nhóm của ông đang nghiên cứu để giảm chi phí thấp hơn nữa và có thể áp dụng quy trình sản xuất này trên quy mô lớn hơn. Bằng cách đó, cuối cùng nó có thể được sử dụng như nguồn điện tái tạo hay cung cấp năng lượng cho các phương tiện pin nhiên liệu hydro.

ông cho biết: "Mặc dù H2 có thể được sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau, tuy nhiên khả năng trước mắt của H2 tái tạo này là sử dụng trong các pin nhiên liệu để tạo ra điện hay phản ứng với CO2 để tạo thành những nhiên liệu lỏng như methanol dùng cho ngành giao thông vận tải. Nếu các hệ thống này có thể phát triển với chi phí cạnh tranh với các hệ thống nhiên liệu hóa thạch, thì này có thể sẽ được sử dụng ở các hộ gia đình”.

N.M.P-NASATI (Theo Phys)