Vật liệu nano mới có thể chiết xuất nhiên liệu hydro từ nước biển

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một vật liệu nano lai mới khai thác năng lượng mặt trời và dùng nó để tạo ra hydro từ nước biển rẻ và hiệu quả hơn so với các vật liệu hiện tại.

Đột phá này có thể đem đến một nguồn nhiên liệu sạch, giảm nhu cầu nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy nền kinh tế ở nơi có nắng và nước biển
dồi dào.

Yang- PGS. thuộc Trung tâm Công nghệ khoa học Nano (ĐH Miền trung Florida) có kinh nghiệm phân tách hydro bằng năng lượng mặt trời trong gần 10 năm. Khi bắt đầu nghiên cứu, Yang tập trung vào việc sử dụng năng lượng mặt trời để trích hydro từ nước tinh khiết.

Công việc này càng khó hơn với nước biển, do các chất xúc tác quang học cần thiết không đủ bền để xử lý sinh khối và muối ăn mòn.

Yang và nhóm nghiên cứu của ông đã phát triển một chất xúc tác mới, không chỉ thu được một lượng ánh sáng rộng hơn các vật liệu khác mà còn chịu được những điều kiện khắc nghiệt trong nước biển.

“Chúng tôi đã mở ra một cánh cửa mới trong việc tách nước, không chỉ nước tinh khiết trong phòng thí nghiệm. Điều này thực sự hiệu quả trong nước biển”- Yang nói.

Chất xúc tác quang học là một vật liệu lai. Các tinh thể nano được tinh chế hóa học lên bề mặt của một lớp mỏng titanium dioxide, chất xúc tác quang phổ biến nhất.

Những lõm nano này được tráng với lớp nano disulfide molybden, một vật liệu 2 chiều với độ dày của một nguyên tử đơn lẻ.

Các chất xúc tác điển hình chỉ có thể chuyển đổi một lượng băng thông giới hạn về năng lượng. Với vật liệu mới, nó tăng đáng kể băng thông của ánh sáng có thể thu được.

Bằng cách kiểm soát mật độ lưu huỳnh trong nanoflakes, chúng có thể sản sinh ra năng lượng từ các bước sóng ánh sáng cực tím đến cực gần hồng ngoại, làm cho nó tối thiểu tăng gấp đôi so với chất xúc tác quang điện hiện tại.

“Chúng có thể hấp thụ năng lượng mặt trời nhiều hơn so với vật liệu thông thường”- Yang nói.

Trong nhiều trường hợp, sản xuất một loại nhiên liệu hóa học từ năng lượng mặt trời là một giải pháp tốt hơn so với sản xuất điện từ các tấm pin mặt trời- ông nói.

Điện đó phải được sử dụng hoặc lưu trữ trong pin, nó sẽ bị giảm dần, trong khi khí hydro được dễ dàng lưu trữ và vận chuyển.

Nhóm của Yang đang tiếp tục nghiên cứu để chế tạo và cải thiện hiệu suất vật liệu để có thể tách hydro từ nước thải.

HẢI HUỲNH (Nguồn: Energy & Environmental Science Journal)