Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 17/11/2008 15:16 (GMT+7)

Bước đột phá trong công cuộc khai thác năng lượng mặt trời

Giáo sư Daniel Nocera ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển được một chất xúc tác có khả năng tạo ra oxy từ nước nhờ phân tách các phân tử nước, đồng thời giải phóng các ion hydro để tạo ra khí hydro. Chất xúc tác này, vì dễ sản xuất và giá thành rất rẻ, nên có thể được dùng để sản xuất ra một lượng lớn khí hydro, trên cơ sở sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn cung cấp năng lượng cho phản ứng. Lượng hydro này có thể được dùng làm chất đốt, hoặc để sản xuất điện năng.

Điện mặt trời có nhược điểm là các pin mặt trời chỉ tạo ra sản lượng điện cao nhất trong vài giờ mỗi ngày. Một giải pháp đã được đề xuất là sử dụng ánh sáng để phân tách nước, nhờ đó lưu trữ năng lượng mặt trời ở dạng khí hydro, nhưng nó không thực tế, vì phản ứng này cần quá nhiều năng lượng, hơn nữa các chất xúc tác thích hợp lại quá đắt tiền hoặc phải sử dụng những vật liệu cực kỳ hiếm. Chất xúc tác của Nocera đã dọn đường để đến với những công nghệ phân tách nước có giá rẻ. Phát minh này là một bước đột phá. Đối với điện mặt trời, có lẽ nó là một phát minh quan trọng duy nhất của thế kỷ - Karten Meyer, Giáo sư ở Trường Đại học Friedrich Alexander (Đức), nhận xét.

Trước đây, các nhà nghiên cứu (kể cả Nocera), đều đã hết sức cố gắng để tạo ra các chất xúc tác phân tử, trong đó, vị trí của mỗi phân tử đã được biết chính xác và chất xúc tác được tạo ra để hoạt động với thời gian lâu nhất có thể được. Trái lại, chất xúc tác mới lại là chất vô định hình - nó không có một cấu trúc ổn định và bị phân hủy khi hoạt động, nhưng lại có khả năng tái tạo liên tục, vì vậy nó hoạt động không ngừng.

Trong hệ thống thử nghiệm, Nocera đã nhúng một điện cực indi thiếc oxit vào dung dịch của nước với cobalt và kali photphat. Ông đặt một điện thế lên điện cực, làm cho cobalt, kali photphat tụ lại ở điện cực đó, tạo ra chất xúc tác. Xúc tác này oxy hóa nước để tạo thành khí oxy và giải phóng ion hydro. Ở điện cực khác, được phủ platin, các ion hydro tạo thành khí hydro. Trong quá trình hoạt động, xúc tác cobalt bị phân giải, nhưng cobalt và kali photphat trong dung dịch nhanh chóng được tái tạo trên điện cực, giúp phục hồi chất xúc tác.

Nocera đã tạo ra chất xúc tác này trong chương trình nghiên cứu nhằm tạo ra quang hợp nhân tạo có hiệu suất cao hơn và sản sinh ra những nhiên liệu hữu ích (chẳng hạn như hydro). Ông đã giải quyết được một trong những khâu thách thức nhất của quang hợp nhân tạo: Sản xuất oxy từ nước, nhưng vẫn còn hai khâu nữa cần giải quyết:

Một là, thay thế xúc tác platin đắt tiền để tạo ra khí hydro từ các ion hydro bằng một chất xúc tác kim loại rẻ hơn và sẵn hơn.Việc tìm ra một xúc tác rẻ hơn để tạo ra khí hydro từ ion không phải là quá khó - John Turne, nghiên cứu viên chính ở Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia tại Golden, cho biết. Quả thực như vậy, Nocera cho biết, ông đã có những vật liệu mới hứa hẹn sẽ thực hiện tốt công việc đó, trong khi các nhà nghiên cứu khác cũng đề ra những phương án khả dĩ.

dĩ.Khâu này sẽ giúp chất xúc tác của Nocera vận hành trực tiếp với ánh sáng mặt trời (hiện tại, nó phải vận hành bằng dòng điện đưa từ ngoài vào).

Vẫn còn nhiều công việc kỹ thuật cần phải thực hiện trước khi chất xúc tác của Nocera có thể được kết hợp vào các thiết bị thương mại (ví dụ sẽ phải tăng tốc độ sản xuất oxy của xúc tác). Nocera tin chắc rằng, các vấn đề kỹ thuật đó có thể giải quyết được một cách nhanh chóng, vì chất xúc tác rất dễ sản xuất, giúp cho nhiều nhà nghiên cứu có thể bắt tay ngay vào việc. Ưu điểm của hệ thống này là rất đơn giản, khiến cho nhiều người có thể lao vào cuộc ngay lập tức và hệ thống sẽ nhanh chóng trở nên hoàn thiện - Thomas Moore, Giáo sư hóa chất và sinh hóa ở Trường Đại học Arizona (Mỹ) cho biết.

Theo Turne, phát minh của Nocera có thể đóng vai trò trong các thiết bị sản xuất hydro quy mô lớn trong tương lai, có nhiệm vụ thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời ở trên những cánh đồng rộng và cho dòng điện chạy qua nước để sản sinh ra một lượng khí hydro khổng lồ giúp đáp ứng nhu cầu cho các xe ô tô chạy bằng nhiên liệu hydro trong tương lai.

Tuy nhiên, vẫn còn một vấn đề đặt ra, đó là phải dùng nhiều xúc tác plantin ở các pin nhiên liệu - thiết bị dùng để kết hợp H2 và O2 trở lại thành nước để tạo ra dòng điện. Nhà hóa học Bjorn Winther-Jensen ở Trường Đại học Monash (Úc) và các cộng sự đã tìm cách giải quyết bằng cách phát triển những điện cực mới cho pin nhiên liệu từ các polyme dẫn điện đặc biệt, với giá 57 USD/ounce (so với giá của platin là 1.700-2.000 USD). Trong các lần thí nghiệm, polyme này đã chứng tỏ là hiệu quả ngang bằng với platin trong việc sản xuất ra điện, và thành tựu này có thể được đem ứng dụng ngay cho các pin nhiên liệu mini (như những bộ pin đang được thiết kế để chạy máy tính).

Để chất xúc tác này hoạt động được ở quy mô lớn phục vụ cho các ô tô hoặc nhà máy điện cần phải phát triển được cấu trúc 3 chiều để có được các điện cực dày hơn và mật độ dòng điện lớn hơn - Winther-Jensen nói. Dẫu sao, nhờ giảm được lượng platin, 2 công trình trên đã giúp mở đường để chinh phục nguồn năng lượng mặt trời vô tận này trong tương lai.

Xem Thêm

Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Lào Cai: Tập huấn nâng chất lượng Sáng tạo trẻ
Nhằm gỡ vướng mắc và nâng cao chất lượng các đề tài sản phẩm tham gia cuộc thi sáng tạo thanh thiếu niên nhi đồng, sáng ngày 08/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai tổ chức Hội nghị tập huấn “Giải pháp nâng cao chất lượng Cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh Lào Cai”.
Vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh về công tác thông tin khoa học và công nghệ trong kỷ nguyên vươn mình của dân tộc
Trong giai đoạn phát triển mới, khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đang trở thành những động lực quan trọng của tăng trưởng, trong đó thông tin khoa học và công nghệ (KH&CN) ngày càng được xem là nguồn lực chiến lược. Việc vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh về công tác thông tin KH&CN có ý nghĩa thiết thực, góp phần xây dựng nền tảng tri thức phục vụ phát triển nhanh và bền vững.
Chủ tịch Hội đồng Lý luận Trung ương Nguyễn Xuân Thắng: Doanh nghiệp phải là chủ thể kiến tạo tăng trưởng và đổi mới mô hình kinh tế
Chủ tịch Hội đồng Lý luận Trung ương Nguyễn Xuân Thắng nhấn mạnh, đất nước đang rất cần một bước chuyển về chất sâu sắc: lớn lên bằng năng suất, mạnh lên bằng sáng tạo và đi xa bằng trách nhiệm. Trong đó, doanh nghiệp chính là lực lượng tiên phong trong sự nghiệp đổi mới...
Chủ tịch Bùi Thị Minh Hoài dự Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Luật gia Việt Nam lần thứ XV, nhiệm kỳ 2026-2031
Sáng 7/10, tại Hà Nội, Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Luật gia Việt Nam lần thứ XV, nhiệm kỳ 2026-2031 đã diễn ra phiên trọng thể. Bà Bùi Thị Minh Hoài - Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, Chủ tịch Ủy ban Trung ương MTTQ Việt Nam dự và phát biểu chỉ đạo tại Đại hội.
Lào Cai: Ra mắt "lá chắn số" CDSH E-learning bảo vệ thanh niên trên không gian mạng
Sáng 6/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai phối hợp cùng Trung tâm Phát triển Khoa học công nghệ và Chăm sóc sức khỏe cộng đồng (YENBAI CDSH) và Câu lạc bộ Trí thức trẻ tổ chức Sự kiện ra mắt Bộ công cụ tự học trực tuyến CDSH E-learning. Sự kiện thuộc khuôn khổ Dự án “Thanh niên trong công tác phòng ngừa rủi ro trên không gian mạng” do Liên minh Châu Âu tài trợ.
Hội nghị Trung ương 4: Phát huy sức sáng tạo con người trong giai đoạn phát triển mới
Phát biểu tại Khai mạc Hội nghị lần thứ Tư Ban Chấp hành Trung ương Đảng, khóa XIV, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nêu rõ, Hội nghị Trung ương lần thứ Tư vừa phải giải quyết những điều kiện để thực hiện hiệu quả các quyết sách, vừa phải chuẩn bị cơ sở lý luận, tổ chức và con người cho sự phát triển lâu dài của đất nước.