Tia năng lượng mặt trời sẽ thay thế nhiên liệu dầu mỏ

Nguồn nhiên liệu thay thế cho xe ô tô có thể sẽ có một tương lai mới với năng lượng từ ánh sáng mặt trời. (Nguồn: physorg.com)

Yen-Ting Kuo, một Tiến sĩ hóa học tại Đài Loan, người đã dành nhiều thời gian và công sức trong dự án nghiên cứu hóa học của trường Đại học Bang Kansas, với nỗ lực nhằm tạo ra loại vật liệu mới sử dụng ánh sáng mặt trời một cách hiệu quả hơn trong các quá trình phản ứng hóa học để tạo ra năng lượng.

"Mọi người thường nghĩ hóa học là những thí nghiệm được tiến hành theo lý thuyết trong ống nghiệm và không thực sự tạo ra những thứ đột phá thiết thực cho cuộc sống. Đó là những suy nghĩ hoàn toàn sai lệch", ông Kuo nói. "Mối quan tâm lớn nhất hiện nay là "hóa học xanh”. Điều này có nghĩa là chúng ta muốn sử dụng hóa học để thay thế những thứ khác với các vật liệu thân thiện với môi trường, gần gũi với cuộc sống, chẳng hạn như các sản phẩm phân hủy sinh học hay nhiên liệu sạch ", ông nhấn mạnh thêm.

Như là một cách để thúc đẩy nghiên cứu nhiên liệu sạch, Kuo đã và đang nghiên cứu những chất xúc tác oxit kim loại có khả năng phản ứng với ánh sáng. Những chất này được gọi là chất quang xúc tác, gây ra một phản ứng hóa học khi được kích hoạt bởi ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, nó không bị phá hủy trong suốt quá trình phản ứng. Chất quang xúc tác rất quan trọng trong quá trình sản xuất nhiên liệu mới, như năng lượng mặt trời có sử dụng hydro.

Để tạo ra nhiên liệu mặt trời thì ánh sáng mặt trời sẽ được chuyển và thu vào một thùng chứa nước và chất quang xúc tác. Ánh sáng mặt trời sẽ “châm ngòi”, kích thích chất quang xúc tác phản ứng với nước. Phản ứng này làm cho nước tách ra thành hydro và oxy. Khi hydro kết hợp với carbon monoxide, nó tạo một loại khí tổng, đó là khối hợp nhất cơ bản trong nhiên liệu hóa thạch và có thể được sử dụng để cung cấp lực cho ô tô.

Trong những năm gần đây, năng lượng mặt trời đã được các nhà khoa học tập trung, nỗ lực nghiên cứu nhằm cải thiện hiệu suất và hoàn thiện quy trình. Nhưng việc phát triển một chất quang xúc tác sử dụng ánh sáng mặt trời một cách có hiệu quả để tạo ra một phản ứng hóa học và sản xuất hydro thực sự gây nhiều khó khăn cho các nhà nghiên cứu.
 

Vì vậy, hiện Kuo cùng các đồng nghiệp của ông đang cố gắng để giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra và phân tích những chất quang xúc tác mới trong phòng thí nghiệm.

Để tạo ra một chất quang xúc tác, Kuo đã pha trộn nhiều hợp chất khác nhau ở dạng bột, và sau đó đun sôi ở nhiệt độ từ 700 độ C đến 850 độ C.

Ngay khi vật liệu được tạo ra, cấu trúc của nó sẽ được nghiên cứu dưới kính hiển vi điện tử truyền qua và quang phổ tia cực tím. Việc làm này cho phép Kuo tìm ra các phương pháp để cải thiện cấu trúc và hiệu quả của nó.

Ngoài việc cải thiện các thuộc tính của chất quang xúc tác để tăng cường phản ứng với ánh sáng mặt trời, Kuo cũng sẽ tập trung vào việc tăng diện tích bề mặt của vật liệu. Một diện tích bề mặt tăng cũng đồng nghĩa với việc phản ứng xảy ra lớn hơn và chất lượng tốt hơn, và một loại vật liệu với diện tích bề mặt cao và với các thuộc tính xúc tác quang học cao có thể sẽ là tương lai mới cho năng lượng mặt trời và các loại nhiên liệu thay thế khác.

Kỹ thuật quang xúc tác giúp phân tách nước thành hydro và oxy một cách hiệu quả cũng có thể là một lợi ích để cung cấp nhiên liệu cho công nghệ tế bào, Kuo nói. Tế bào nhiên liệu hoạt động về cơ bản bằng cách đảo ngược các phản ứng hóa học được sử dụng để tách nước.Hydro được chuyển đổi thành năng lượng điện, và nước được coi là một sản phẩm phụ.

Tiến sĩ Kuo khẳng định: "Việc tách nước bằng cách sử dụng chất quang xúc tác là một trong những giải pháp hữu hiệu, tạo ra một con đường mới để có được hydro".

Trước đây, ông cũng đã tạo ra loại vật liệu vô cơ và công nghệ nano giúp lọc nước và không khí, kiểm soát mùi, vi khuẩn và virus, và giải độc các sự cố tràn hóa chất nguy hiểm. Những nghiên cứu của ông thực sự có giá trị thực tiễn rất lớn, ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống.