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

Một trong những trường đại học hàng đầu của Nhật Bản đã phát triển một công nghệ hiệu quả mới cho phép sản xuất hydrogen peroxide, phù hợp để sử dụng trong các tế bào nhiên liệu.

Công nghệ mới được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Nhật Bản là phương pháp đầu tiên sử dụng gia tốc phản ứng hóa học để tác động lên chất xúc tác trên ánh sáng mặt trời, dẫn đến hiệu quả tối đa và khả năng sử dụng hydrogen peroxide thu được trong tế bào nhiên liệu.

Dự án nghiên cứu do Shunichi Fukuzumi đứng đầu và kết quả của các nhà khoa học nghiên cứu của ông xuất bản trong một tạp chí khoa học nổi tiếng.

Giờ đây, các tế bào nhiên liệu hoạt động chủ yếu trên khí hydro, nhưng các biến thể do nhóm Fukuzumi đề xuất có một số ưu điểm, trước hết là hydrogen peroxide dễ lưu trữ ở mật độ cao hơn. Công nghệ hiện nay cho phép lưu giữ khí hydro bằng áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp, hydrogen peroxide trong trường hợp này an toàn hơn, cả trong quá trình bảo quản và vận chuyển. Vấn đề duy nhất là các nhà khoa học không thể tìm ra các phương pháp quang xúc tác hiệu quả để sản xuất hydrogen peroxide lỏng - có những công nghệ không sử dụng bức xạ mặt trời, nhưng chi phí năng lượng làm cho chúng không phù hợp.

Nhưng đội Fukuzumi tạo ra một tế bào khác với một chất xúc tác - một loại pin năng lượng mặt trời hình thành hydrogen peroxide. Khi ánh sáng mặt trời tập trung vào chất xúc tác quang học, một phản ứng hóa học nhanh sẽ bắt đầu - nước biển bị oxy hóa và mức oxy giảm, dẫn đến sự hình thành hydrogen peroxide.

Study Group Fukuzumi giải thích rằng nồng độ hydrogen peroxide trong nước biển sau khi ánh sáng mặt trời tác động quang xúc tác trong 24 giờ, xấp xỉ 48 mM - chỉ số như vậy trong trật tự trong quá khứ hơn (mực nước tinh khiết của hydrogen peroxide là khoảng 2 millimoles). 

Các nhà khoa học quan tâm đến khoảng cách đáng kể như vậy về số lượng, và họ phát hiện ra rằng chất trong chlorine tích điện âm có trong nước biển, nó có trách nhiệm gia tăng tốc độ phản ứng và góp phần làm tăng mực nước của hydrogen peroxide.

Theo các nhà nghiên cứu, các công nghệ mới của năng lượng mặt trời để chuyển đổi hiệu quả điện năng là khoảng 0,3%, hiệu quả quang xúc tác của phương pháp (sử dụng một loại hóa chất tăng tốc phản ứng) Sản xuất hydrogen peroxide là 0,55%, và các tế bào nhiên liệu - 50%.

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

[1], [2], [3]