Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge vừa giới thiệu một thiết bị nổi chạy bằng năng lượng mặt trời có khả năng biến nước hoặc nước biển bị ô nhiễm thành nhiên liệu hydro sạch và nước tinh khiết.
Công nghệ tiên tiến này, lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp ở thực vật, có tiềm năng thay đổi cuộc chơi, đặc biệt là trong môi trường hạn chế về tài nguyên hoặc không có lưới điện.
(Ảnh: Chanon Pornrungroj/Ariffin Mohamad Annuar)
Lấy cảm hứng từ quang hợp
Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý quang hợp, trong đó thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành thức ăn. Không giống như các phiên bản lá nhân tạo trước đây chỉ có thể sản xuất nhiên liệu hydro xanh từ nguồn nước sạch, thiết bị mới này hoạt động với nguồn nước biển hoặc nước bị ô nhiễm, đồng thời tạo ra nước uống sạch.
Tầm quan trọng của điều này nằm ở tính linh hoạt và ứng dụng tiềm năng của nó ở những khu vực khan hiếm nước sạch và cơ sở hạ tầng để lọc nước còn hạn chế.
Tiến sĩ Chanon Pornrungroj, nhà nghiên cứu từ Khoa Hóa học Yusuf Hamied của Cambridge, giải thích thách thức của việc kết hợp sản xuất nhiên liệu mặt trời và lọc nước trong một thiết bị duy nhất.
Pornrungroj cho biết trong một tuyên bố: “Việc phân tách nước bằng năng lượng mặt trời, trong đó các phân tử nước bị phân hủy thành hydro và oxy, cần phải bắt đầu bằng nước hoàn toàn tinh khiết vì bất kỳ chất gây ô nhiễm nào cũng có thể gây độc cho chất xúc tác hoặc gây ra phản ứng phụ hóa học không mong muốn”.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một giải pháp để giải quyết vấn đề này. Họ đã thực hiện một thiết kế liên quan đến việc ứng dụng chất xúc tác quang lên lưới carbon có cấu trúc nano được công nhận là có khả năng hấp thụ ánh sáng và nhiệt đặc biệt.
Lưới này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra hơi nước được sử dụng bởi chất xúc tác quang để tạo ra hydro. Lưới carbon xốp, được xử lý để chống nước, có chức năng kép: tạo điều kiện cho chất xúc tác quang nổi nổi và hoạt động như một rào cản chống lại sự can thiệp từ các chất gây ô nhiễm trong nước bên dưới.
Thiết bị này vượt xa việc sử dụng quang phổ mặt trời thông thường bằng cách kết hợp một lớp hấp thụ tia cực tím màu trắng để sản xuất hydro thông qua quá trình tách nước.
Thiết kế này đảm bảo rằng nhiều năng lượng mặt trời được sử dụng hơn, với lượng ánh sáng còn lại được truyền xuống đáy thiết bị, nơi nó làm bay hơi nước. Các nhà nghiên cứu so sánh phương pháp này với quá trình thoát hơi nước ở lá thật.
Ứng dụng tiềm năng
Các ứng dụng của thiết bị như vậy rất rộng lớn, đặc biệt là trong việc giải quyết các cuộc khủng hoảng năng lượng và nước mà nhiều nơi trên thế giới phải đối mặt. Ví dụ, sử dụng hydro xanh để nấu ăn thay vì nhiên liệu “bẩn” như dầu hỏa có thể làm giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm không khí trong nhà, nguyên nhân gây ra hơn 3 triệu ca tử vong hàng năm, theo Tổ chức Y tế Thế giới.
Ngoài ra, với 1,8 tỷ người vẫn chưa được tiếp cận với nước uống an toàn tại nhà, khả năng sản xuất nước uống sạch của thiết bị này mang lại một giải pháp quan trọng.
Mặc dù thiết bị nổi chạy bằng năng lượng mặt trời hiện là bằng chứng về nguyên lý nhưng tác động tiềm tàng của nó là rất đáng kể. Các nhà nghiên cứu hình dung đây là một bước tiến tới phát triển một nền kinh tế tuần hoàn thực sự và một tương lai bền vững.
“Cuộc khủng hoảng khí hậu và các vấn đề xung quanh ô nhiễm và sức khỏe có liên quan chặt chẽ với nhau và việc phát triển một cách tiếp cận có thể giúp giải quyết cả hai vấn đề này sẽ là yếu tố thay đổi cuộc chơi đối với rất nhiều người,” Reisner cho biết trong một tuyên bố.
Những phát hiện của nhóm nghiên cứu đã được phát hành trên tạp chí Nước thiên nhiên.
ⓒ 2023 TECHTIMES.com Mọi quyền được bảo lưu. Không sao chép mà không được phép.