Phương pháp hoàn toàn mới khai thác năng lượng từ mặt trời

07/03/2013

Các nhà khoa học thuộc trường Đại học California, Santa Barbara đã đưa ra một phương pháp mới để khai thác năng lượng mặt trời.

Các nhà khoa học thuộc trường Đại học California, Santa Barbara đã đưa ra một phương pháp mới để khai thác năng lượng mặt trời. Mặc dù vẫn còn ở giai đoạn ban đầu, nhưng nghiên cứu hứa hẹn sẽ chuyển đổi ánh nắng mặt trời thành năng lượng bằng một qui trình dựa vào kim loại.

GS Martin Moskovits thuộc Đại học California cho rằng đây là phương pháp thay thế đầu tiên hoàn toàn mới và có thể khả thi cho thiết bị chuyển đổi năng lượng mặt trời dựa vào chất bán dẫn được phát triển trong khoảng 70 năm qua.

Trong các qui trình quang học thông thường - một công nghệ được phát triển và áp dụng trong thế kỷ qua, ánh nắng mặt trời tác động đến bề mặt của vật liệu bán dẫn, một bên có số lượng điện tử phong phú, trái lại bên kia không có điện tử nào. Photon hay hạt ánh sáng kích thích các điện tử, làm cho chúng rời khỏi vị trí và tạo ra các “lỗ trống” mang điện tích dương. Kết quả là một dòng các hạt điện tích được thu lại và cung cấp cho nhiều ứng dụng, bao gồm thắp sáng bóng đèn, sạc pin hoặc thúc đẩy các phản ứng hóa học.

Trong công nghệ mới, không phải vật liệu bán dẫn cung cấp các điện tử và địa điểm cho hoạt động chuyển đổi năng lượng mặt trời, mà cụ thể là các kim loại cấu trúc nano, một "rừng" các thanh nano vàng.

Trong thí nghiệm này, các thanh nano vàng được phủ một lớp titan oxit tinh thể trang trí bằng các hạt nano bạch kim và nhúng xuống nước. Chất xúc tác oxy hóa chứa coban được lắng đọng ở phần dưới của các thanh nano vàng.

GS Moskovits cho rằng khi các cấu trúc nano như các thanh nano của một số kim loại tiếp xúc với ánh sáng nhìn thấy, các điện tử dẫn nhiệt của kim loại này có thể được kích thích để cùng dao động, hấp thụ khối lượng lớn ánh sáng. Kích thích này gọi là plasmon bề mặt.

Khi các điện tử "nóng" trong các sóng plasmon này được kích thích bởi các hạt ánh sáng, một số di chuyển lên thanh nano qua một lớp titan oxit tinh thể được phủ các hạt bạch kim. Điều này gây ra phản ứng tách các ion hydro khỏi liên kết, tạo thành nước. Trong khi đó, các lỗ trống do các điện tử bị kích thích tạo ra, hướng về phía chất xúc tác coban ở phần dưới của thanh nano tạo thành oxy.

Theo nghiên cứu, sản xuất hydro được quan sát thấy rõ ràng sau khoảng 2 giờ. Ngoài ra, các thanh nano không bị ăn mòn quang học (photocorrosion), thường làm cho vật liệu bán dẫn truyền thống bị hỏng trong vài phút. Thiết bị hoạt động không hề có dấu hiệu hỏng hóc trong nhiều tuần.

Nghiên cứu được đăng tải trên Tạp chí Nature Nanotechnology .

Kim Anh Theo NASATI

Same Category

Quản lý năng lượng số thúc đẩy sản xuất thực phẩm trong năm 2026

21/09/2026

Chiếu sáng thông minh sử dụng đèn LED và năng lượng mặt trời giúp tiết kiệm năng lượng vượt trội 29/03/2026

Giải pháp chiếu sáng thông minh sử dụng kết hợp đèn LED và năng lượng mặt trời của Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông được Bộ Công Thương trao tặng Giải thưởng Giải pháp công nghệ hiệu quả năng lượng đổi mới, sáng tạo năm 2025.
Giải pháp VRD-THVi làm mát thích ứng, tiết kiệm năng lượng cho nhà xưởng công nghiệp 06/03/2026

Giải pháp VRD-THVi làm mát thích ứng thông minh dựa trên nguyên lý cân bằng nhiệt-ẩm thời gian thực của Công ty TNHH SC Việt Nam đã được Bộ Công Thương trao tặng Giải thưởng Giải pháp công nghệ hiệu quả năng lượng đổi mới, sáng tạo năm 2025.
Nhà vườn thanh long ứng dụng công nghệ, tăng hiệu quả vụ Tết 19/01/2026

Lâm Đồng - Nhiều vườn thanh long ứng dụng công nghệ, thuê dịch vụ chong đèn, giám sát để giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất vụ Tết.
Quản lý kiểm toán năng lượng: Bài học quốc tế và hàm ý chính sách cho Việt Nam 09/01/2026

Kiểm toán năng lượng ngày càng đóng vai trò then chốt trong quản trị năng lượng và thực hiện mục tiêu hiệu quả năng lượng tại nhiều quốc gia. Từ kinh nghiệm của EU, Hoa Kỳ và một số nước châu Á, bài viết phân tích các mô hình quản lý tiêu biểu, qua đó gợi mở những bài học và khuyến nghị chính sách phù hợp cho Việt Nam.
Giải pháp tiết kiệm năng lượng trong xử lý nước công nghiệp: Xu hướng tất yếu của sản xuất xanh 08/01/2026

Trong bối cảnh giá điện tăng, tiêu chuẩn môi trường siết chặt và yêu cầu giảm phát thải trong các ngành sản xuất, bài toán tiết kiệm năng lượng trong xử lý nước công nghiệp đang trở thành ưu tiên hàng đầu của doanh nghiệp.
Năng lực kiểm toán năng lượng: Bài toán con người, thiết bị và yêu cầu chuẩn hóa thị trường 05/01/2026

Kiểm toán năng lượng được xem là “điểm khởi đầu” của mọi nỗ lực sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Tuy nhiên, thực tiễn triển khai cho thấy năng lực con người, trang thiết bị và mức độ chuẩn hóa giữa các tổ chức kiểm toán vẫn còn nhiều khoảng trống.
Ứng dụng IoT và AI trong quản lý và tiết kiệm năng lượng 04/12/2025

Trước áp lực giảm phát thải và nhu cầu năng lượng tăng nhanh, nhiều doanh nghiệp Việt Nam đang chuyển sang ứng dụng IoT và AI để quản lý và tối ưu tiêu thụ năng lượng. Từ giám sát thời gian thực, phát hiện bất thường đến tự động hóa báo cáo và tối ưu vận hành, các công nghệ mới đang chứng minh hiệu quả rõ rệt trong sản xuất, chiếu sáng và quản lý đô thị, mở ra hướng đi quan trọng cho mục tiêu tiết kiệm năng lượng và chuyển đổi xanh.
Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: Công nghệ là "chìa khoá" 27/11/2025

Chiều ngày 27/11, Cục Đổi mới sáng tạo, Chuyển đổi xanh và Khuyến công (Bộ Công Thương) đã tổ chức Hội thảo chuyên đề “Công nghệ sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả”.