Thiết bị được phát triển bởi một nhóm nghiên cứu từ Đại học Cambridge, là một bước tiến quan trọng nhằm đạt được quá trình quang hợp nhân tạo - một quá trình bắt chước khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng của thực vật. Nó dựa trên công nghệ Photosheet tiên tiến có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước thành oxy và axit formic - một loại nhiên liệu lưu trữ có thể được sử dụng trực tiếp hoặc chuyển đổi thành hydro.

Các kết quả được công bố trên tạp chí Nature Energy và được coi là một phương pháp mới để chuyển đổi carbon dioxide thành nhiên liệu sạch. Thiết bị không dây có thể được mở rộng và sử dụng trong các “trang trại” năng lượng tương tự như các trang trại năng lượng mặt trời, sản xuất nhiên liệu sạch bằng ánh sáng mặt trời và nước.

Thu năng lượng mặt trời để chuyển đổi carbon dioxide thành nhiên liệu là một cách đầy hứa hẹn để giảm lượng khí thải carbon và thoát dần sự phụ thuộc khỏi nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, thật khó để sản xuất những nhiên liệu sạch này mà không có các sản phẩm phụ không mong muốn. Một trong các tác giả cho biết: “Thật khó để đạt được quá trình quang hợp nhân tạo với mức độ chọn lọc cao, để bạn chuyển đổi càng nhiều ánh sáng mặt trời càng tốt thành nhiên liệu bạn muốn, thay vì để lại nhiều chất thải”.

Vào năm 2019, một số trong nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển một lò phản ứng năng lượng mặt trời dựa trên thiết kế “lá nhân tạo”. Thiết bị này cũng sử dụng ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước để sản xuất một loại nhiên liệu, được gọi là khí tổng hợp. Công nghệ mới hoạt động khá giống với “lá nhân tạo” nhưng theo một cách khác và tạo ra axit formic. Trong khi “lá nhân tạo” sử dụng các thành phần từ pin mặt trời, thiết bị mới không yêu cầu các thành phần này và chỉ dựa vào chất xúc tác quang được nhúng trên một tấm để tạo ra cái gọi là tấm xúc tác quang. Các tấm được tạo thành từ bột bán dẫn, có thể được chuẩn bị với số lượng lớn một cách dễ dàng và tiết kiệm chi phí.

Ngoài ra, công nghệ mới này mạnh mẽ hơn và tạo ra nhiên liệu sạch, dễ bảo quản hơn và cho thấy tiềm năng sản xuất các sản phẩm nhiên liệu ở quy mô lớn. Tấm thử nghiệm có kích thước 20 cm², nhưng các nhà nghiên cứu nói rằng có thể dễ dàng mở rộng nó lên đến vài mét vuông. Ngoài ra, axit formic có thể được tích tụ trong dung dịch và được chuyển đổi về mặt hóa học thành các dạng nhiên liệu khác nhau.

Chất xúc tác chuyển đổi carbon dioxide dựa trên coban dễ chế tạo và tương đối ổn định. Mặc dù công nghệ này sẽ dễ mở rộng quy mô hơn so với “lá nhân tạo”, nhưng hiệu quả vẫn cần được cải thiện trước khi có thể xem xét triển khai thương mại. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm với một loạt các chất xúc tác khác nhau để cải thiện cả độ ổn định và hiệu quả. Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc để tối ưu hóa hơn nữa hệ thống và nâng cao hiệu quả. Các kết quả hiện tại thu được với sự hợp tác của nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Tokyo, Nhật Bản. Chi tiết tham khảo tại:

Qian Wang, Julien Warnan, Santiago Rodríguez-Jiménez, Jane J. Leung, Shafeer Kalathil, Virgil Andrei, Kazunari Domen, Erwin Reisner. Molecularly engineered photocatalyst sheet for scalable solar formate production from carbon dioxide and water. Nature Energy, 2020; DOI: 10.1038/s41560-020-0678-6

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: http://imc.org.vn