Cách đây không lâu, khoa học năng lượng có được một sáng chế đột phá quan trọng. Trong tuần qua, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một chiếc Lá nhân tạo tạo ra chất khí dễ cháy, thường dùng chỉ từ ánh sáng mặt trời, nước và carbon dioxide (CO2).

Khí dễ cháy này được gọi là khí tổng hợp 'syngas' thường được tạo ra thông qua việc tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch (khí hóa than).

Lá nhân tạo , thiết bị dựa trên silicon sử dụng năng lượng mặt trời để phân tách hydro và oxy trong nước, do đó tạo ra năng lượng hydro một cách sạch sẽ, hầu như không gây ô nhiễm. Công nghệ được thiết kế mô phỏng quá trình quang hợp của lá cây để tạo ra năng lượng tự nhiên , lần đầu tiên được phát triển thành công bởi nhà hóa học người Mỹ Daniel G. Nraf và đồng nghiệp năm 2011.

 
 
 
 

Hiện nay, Lá nhân tạo trong giai đoạn phát triển đầu tiên đang thực hiện chu trình quang hợp, tương tự như thực vật tiến hành tự nhiên để thu thập năng lượng sống. Bằng cách này giải pháp trung hòa carbon mà các nhà khoa học phát minh ra cuối cùng có thể được sử dụng để phát triển năng lượng lỏng bền vững, thay thế cho xăng dầu. Erwin Reisner, nhà hóa học của Đại học Cambridge cùng các đồng nghiệp, đã thiết kế để Lá nhân tạo không giải phóng bất kỳ CO2 nào vào không khí.

Lá nhân tạo hoạt động thế nào?

Lá nhân tạo là một thiết bị, được chế tạo trên cơ sở silicon, sử dụng năng lượng mặt trời để tách oxy và hydro có trong nước, thu được khí hydro sạch sẽ, không có chất thải độc hại cho môi trường. Thành phần cơ bản của Lá nhân tạo là một con chip silicon, được bọc trong một số chất hóa học không làm ô nhiễm, thúc đẩy nhanh quá trình phân tách nước thành hydro và ô xy.

Trong một thùng chứa nước mở, khi năng lượng mặt trời đập vào chip, diễn ra phản ứng hóa học tương tự quang hợp. Phản ứng này sẽ tách ra các phân tử oxy và hydro được tách ra. Sau đó sẽ dẫn đến sự phân tách electron và proton tự nhiên. Các proton và electron được thu lại trên chip và được kết hợp để tạo thành khí 'Syngas', có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng ngay lập tức hoặc được lưu trữ để sử dụng sau.

Khí 'Syngas' là gì?

Giáo sư Reisner cho biết, người ta có thể chưa nghe về thuật ngữ 'syngas'. Nhưng các sản phẩm, được phát triển nhờ sử dụng khí gas tổng hợp được tiêu thụ mỗi ngày. Nhà hóa học nói thêm, "Khả năng phát triển khí gas tổng hợp bền vững, làm sạch môi trường là một bước quan trọng trong việc khép lại chu trình chuyển hóa carbon toàn cầu", thành lập một ngành công nghiệp hóa chất và sản xuất nhiên liệu xanh, sạch và bền vững.

Khí tổng hợp “Syngas” được sản xuất ra như "kết quả quá trình khí hóa nhiên liệu chứa carbon thành sản phẩm khí" bằng phương pháp gia nhiệt. Nếu chất thoát ra này có hàm lượng nitơ, cần thiết phải được tách ra vì carbon monoxide và nitơ có cùng điểm sôi và do đó không thu hồi được carbon monoxide thông qua quá trình xử lý đông lạnh.

Lá nhân tạo được chế tạo ra rất ổn định và tạo môi trường bền vững

Nhóm các nhà khoa học phát triển Lá nhân tạo, sử dụng để sản xuất “Syngas”  thay thế xăng cho biết có thể chế tạo được thiết bị mà không xả chất độc hại ra môi trường xanh sạch bền vững, hơn hẳn các thiết bị khác, từng được sử dụng trong các nghiên cứu trước đây.

Nhờ có sự kết hợp giữa tác động các chất xúc tác và vật liệu được sử dụng để chế tạo, quá trình sản xuất Lá nhân tạo trở nên bền vững, không gây ô nhiễm môi trường.

Một trong những lợi thế khai thác sử dụng Lá nhân tạo là thiết bị có thể hoạt động cả trong những ngày u ám, nhiều mây mà hiệu suất của nó không bị ảnh hưởng. Lợi thế này có nghĩa là, con người không bị hạn chế sử dụng công nghệ này chỉ ở các quốc gia nơi có bầu không khí ấm nóng hoặc chỉ vận hành quy trình trong mùa nóng hoặc những tháng mùa hè.

Tất cả mọi thứ cần thiết cho Lá nhân tạo sản xuất ra 'khí tổng hợp' “Syngas” là nước, CO2 và ánh sáng mặt trời. Tất cả đều đơn giản, đảm bảo môi trường sạch bền vững. Mặc dù Lá nhân tạo đòi hỏi ánh sáng mặt trời để sản xuất, nhưng hơn hẳn hầu hết các tấm pin mặt trời, Lá nhân tạo có thể hoạt động hiệu quả ngay cả trong ngày u ám, nhiều mây.

Hiện nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu, tìm kiếm những phát minh mới, phát triển nhiên liệu lỏng xanh sạch bền vững nhằm thay thế xăng dầu. Điện cũng chỉ có thể cung cấp 25% nhu cầu về năng lượng toàn cầu và đây chính là thời điểm hoàn hảo để tạo ra những đổi mới như Lá nhân tạo này.

Trịnh Thái Bằng
   0   Tổng số:
  Gửi ý kiến phản hồi
322