Nước biển - nguồn tài nguyên mới cho sản xuất năng lượng

Một trong những trường đại học hàng đầu Nhật Bản đã phát triển một công nghệ mới, hiệu quả giúp tạo ra hydro peroxide phù hợp để sử dụng trong pin nhiên liệu.

Công nghệ mới do các nhà nghiên cứu Nhật Bản phát triển là phương pháp đầu tiên sử dụng khả năng tăng tốc phản ứng hóa học bằng cách phơi chất xúc tác dưới ánh sáng mặt trời, mang lại hiệu suất tối đa và khả năng sử dụng hydro peroxide thu được trong pin nhiên liệu.

Dự án nghiên cứu được dẫn đầu bởi Shunichi Fukuzumi và các nhà khoa học đã công bố kết quả nghiên cứu của mình trên một tạp chí khoa học phổ biến.

Pin nhiên liệu hiện nay chủ yếu chạy bằng khí hydro, nhưng phương án do nhóm của Fukuzumi đề xuất có một số ưu điểm, đáng chú ý nhất là hydro peroxide dễ lưu trữ ở mật độ cao hơn. Các công nghệ ngày nay cho phép lưu trữ hydro dạng khí bằng áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp, và hydro peroxide an toàn hơn trong trường hợp này, cả trong quá trình lưu trữ và vận chuyển. Vấn đề duy nhất là các nhà khoa học không thể tìm ra phương pháp quang xúc tác hiệu quả để sản xuất hydro peroxide dạng lỏng - có những công nghệ không sử dụng bức xạ mặt trời, nhưng chi phí năng lượng khiến chúng không khả thi.

Nhưng nhóm của Fukuzumi đã tạo ra một tế bào khác có chất xúc tác - một loại pin mặt trời sản xuất hydro peroxide. Khi ánh sáng mặt trời tập trung vào chất xúc tác quang, phản ứng hóa học tăng tốc bắt đầu - nước biển bị oxy hóa và nồng độ oxy giảm, dẫn đến sự hình thành hydro peroxide.

Nhóm nghiên cứu của Fukuzumi giải thích rằng nồng độ hydro peroxide trong nước biển sau khi tiếp xúc chất xúc tác quang với ánh sáng mặt trời trong 24 giờ là khoảng 48 milimol, cao hơn gấp nhiều lần so với báo cáo trước đây (trong nước tinh khiết, mức hydro peroxide là khoảng 2 milimol).

Các nhà khoa học rất tò mò về khoảng cách đáng kể này trong các con số và họ phát hiện ra rằng vấn đề nằm ở clo mang điện tích âm có trong nước biển, nguyên nhân làm tăng tốc độ phản ứng và góp phần làm tăng mức hydro peroxide trong nước.

Theo các nhà nghiên cứu, công nghệ mới chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện có hiệu suất khoảng 0,3%, hiệu suất của phương pháp quang xúc tác (sử dụng sự tăng tốc của phản ứng hóa học) để sản xuất hydro peroxide là 0,55% và hiệu suất của pin nhiên liệu là 50%.

Tất nhiên, hiệu suất tổng thể của công nghệ sản xuất năng lượng mới khá cao, nhưng các tấm pin mặt trời thông thường đã chứng minh được hiệu quả hơn hiện nay. Giáo sư Shunichi Fukuzumi và các đồng nghiệp của ông tin tưởng rằng hiệu quả của phương pháp mới có thể được cải thiện bằng cách sử dụng vật liệu cải tiến cho tế bào quang điện hóa, và các chuyên gia cũng có kế hoạch tìm cách giảm chi phí sản xuất năng lượng.

[ 1 ], [ 2 ]