Pin điện mặt trời sản xuất hydro “xanh”

Nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học tư thục Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven) cho biết đang phát triển một tấm pin năng lượng mặt trời, có thể chuyển đổi năng lượng ánh sáng trực tiếp thành hydro, sử dụng độ ẩm trong không khí.  

Nguyên mẫu pin điện mặt trời và sản xuất Hydro của nhóm nghiên cứu KU Leuven.

Hydro không tạo ra khí thải nhà kính hoặc ô nhiễm không khí khi sử dụng trong các pin nhiên liệu cho các phương tiện hoạt động hoặc sưởi ấm nhà. Nhưng hiện nay, hydro được sản xuất bằng quy trình công nghiệp sử dụng khí tự nhiên. Công nghệ truyền thống này xả nhiều khí thải vào khí quyển.

Một số doanh nghiệp trên thế giới đang sản xuất hydro "xanh" bằng phương pháp điện phân, phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy từ các nguồn tái tạo như điện gió và năng lượng mặt trời.

GS Johan Martens và nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Hóa học bề mặt và Xúc tác (Đại học KU Leuven) công bố một nguyên mẫu pin mặt trời, có thể sản xuất trung bình 250 lít hydro mỗi ngày trong vòng một năm, được coi là kỷ lục thế giới.

Nhóm nghiên cứu cho rằng, một gia đình sống trong một ngôi nhà cách nhiệt tốt ở Bỉ có thể sử dụng khoảng 20 tấm pin này, đáp ứng đủ nhu cầu điện năng và sưởi ấm trong một năm. Tấm pin năng lượng mặt trời có chiều dài 1,65m, có công suất định mức khoảng 210W. Hệ thống có thể chuyển đổi 15% năng lượng mặt trời thu nhận được thành hydro.

Đây là thành tựu đáng kể đạt được sau 10 năm nghiên cứu. Năm 2020, các nhà khoa học quốc tế cho biết đạt được hiệu suất 19% sản xuất hydro từ phân tách nước trực tiếp bằng năng lượng mặt trời.

Phòng thí nghiệm của Martens, chuyên về chất xúc tác, màng và chất hấp phụ giữ bí mật về công nghệ này. Các nhà khoa học chỉ tiết lộ, họ đã phát triển được một hệ thống rất hiệu quả hút nước từ không khí, phân tách thành hydro sử dụng năng lượng mặt trời. 

Trong những năm gần đây, các kỹ sư đã nghiên cứu tính hiệu quả của nhiều loại vật liệu như các tế bào năng lượng mặt trời silicon đa điểm tiếp giáp xốp với “kích thước lỗ đường kính micromet”; chất xúc tác màng mỏng làm từ mangan (III) oxit; và màng trao đổi anion poly (rượu vinyl) với sự tham gia của dung dịch kali hydroxit và các chất xúc tác từ niken.

GS Johan Martens, trong một phóng sự của mạng lưới truyền thông cộng đồng VTR phát biểu: "Nhóm khoa học sử dụng nguyên liệu giá rẻ thay cho kim loại quý và các thành phần đắt tiền khác. Chúng tôi muốn thiết kế một thiết bị bền vững, giá cả phải chăng và có thể được sử dụng ở mọi nơi".

Nhóm nghiên cứu lên kế hoạch kiểm tra ứng dụng thực tế nguyên mẫu tại một ngôi nhà ở thị trấn nông thôn Oud-Heverlee. Hydro được lưu trữ trong một bình áp suất nhỏ dưới lòng đất vào mùa hè, sau đó được dẫn khắp nhà để vào mùa đông.

Theo kế hoạch này, nhóm Martens sẽ lắp đặt 20 tấm pin tại ngôi nhà hoặc xây dựng một hệ thống khu dân cư lớn hơn để cho phép các gia đình khác cùng sử dụng hydro “xanh” để đánh giá kết quả thử nghiệm.