Mô phỏng quá trình quang hợp để tạo nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời

Nhóm 2 nhà hóa học vật liệu của Đại học Penn State, Mỹ vừa thành công trong việc tạo hệ thống mô phỏng quá trình quang hợp của thực vật để tổng hợp nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời, cung cấp cho các phương tiện ôtô hoặc động cơ tên lửa.

Hệ thống một điện cực bằng oxit titan, một điện cực platin tối và xúc tác oxit iridi. Tất cả những bộ phận này đều rất phổ biến trên thị trường với giá rẻ.

Nhóm đã sử dụng trực tiếp năng lượng từ ánh sáng xanh thay vì sử dụng pin mặt trời để tạo ra điện năng hoặc sử dụng nhiệt thu được từ ánh sáng mặt trời để tách nước thành oxy và hydro, từ đó chuyển đổi thành nhiên liệu.

Chìa khóa chính cho quá trình này là các electron. Giống như các sắc tố trong thực vật, sắc tố vô cơ thu ánh sáng mặt trời để tạo thành năng lượng, đẩy ra một electron. Các electron này sẽ nhóm lại với nhau và sinh ra nhiệt, tuy nhiên nếu được chuyển đi xa khỏi nơi khởi nguồn, chúng có thể trở thành xúc tác và có thể tách được hydro ra khỏi oxy trong nước. Mặc dù vậy, phương pháp này hiện mới chỉ đạt hiệu quả thu được 2-3% hydro.

Sự nhóm họp của các electron chưa phải là vấn đề duy nhất. Việc thải ra oxy mỗi cuối lần hoạt động khiến bất cứ phân tử nào ở gần đều bị oxy hóa mạnh. Điều này làm cho tuổi thọ của hệ thống hiện bị giới hạn chỉ còn trong vài giờ.

Cũng gặp phải những vấn đề như trên nhưng quá trình quang hợp tự nhiên còn được trang bị thêm cơ chế tự sửa chữa, cho phép thay thế theo chu kỳ các phân tử protein và oxy xung quanh nó.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu mới chỉ sử dụng duy nhất ánh sáng xanh, tuy nhiên sẽ tiến tới sử dụng toàn bộ quang phổ nhìn thấy được từ ánh sáng mặt trời.

Mục tiêu tiếp theo của nhóm nghiên cứu là theo dõi toàn bộ quá trình tạo ra năng lượng trong hệ thống pin mới để nắm được động lực của quá trình, từ đó phát triển các mẫu pin mới và điều chỉnh giảm tỷ lệ năng lượng bị hao phí, đồng thời nâng cao hiệu suất của pi.

Theo ScienceDaily

Same Category

Tiêu chuẩn ISO 50001 cải tiến hiệu suất và tiêu thụ năng lượng cho doanh nghiệp

20/11/2024

Công nghệ tiết kiệm năng lượng cho trung tâm dữ liệu 11/10/2024

Công ty khởi nghiệp trung tâm dữ liệu có trụ sở tại Singapore, Sustainable Metal Cloud (SMC), đối tác của NVIDIA và Deloitte, đã ra mắt một hệ thống làm mát ngâm được cho là cắt giảm 50% mức tiêu thụ năng lượng và giảm 28% chi phí lắp đặt so với các hệ thống làm mát bằng chất lỏng truyền thống. Công ty hiện đang hoạt động tại Úc, Ấn Độ và Đức, và sắp tới có kế hoạch mở rộng sang thị trường châu Á.
Vật liệu thông minh tiết kiệm năng lượng 03/10/2024

Mới đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu thông minh giúp nâng cao hiệu quả năng lượng làm mát không gian nhà ở. Vật liệu mới có tuổi thọ ước tính lên đến 60 năm và có chi phí thấp hơn so với vật liệu tương tự hiện có trên thị trường.
Vải thông minh chuyển nhiệt cơ thể thành năng lượng 27/09/2024

Loại vải mới do nhóm nghiên cứu Waterloo phát triển có thể chuyển đổi nhiệt độ cơ thể và năng lượng mặt trời thành điện, cho phép hoạt động liên tục mà không cần nguồn điện bên ngoài.
Việt Nam làm chủ công nghệ sản xuất phụ gia, tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng 27/09/2024

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu - Bộ Công Thương đã nghiên cứu thành công phụ gia ECOAL giúp tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng thông qua việc tiết giảm chi phí năng lượng và giảm phát thải khí ô nhiễm cho cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than.
Tủ lạnh tích hợp AI giúp người tiêu dùng tiết kiệm năng lượng 25/09/2024

Samsung ra mắt sản phẩm tủ lạnh mới có hiệu quả tiết kiệm năng lượng vượt trội so với các sản phẩm tủ lạnh trên thị trường. Sản phẩm có công nghệ máy nén biến tần AI, Đặc biệt, việc áp dụng Chế độ năng lượng AI của ứng dụng SmartThings giúp giảm thêm mức tiêu thụ năng lượng tới 10%.
Điện mặt trời áp mái giúp Sở Khoa học và Công nghệ Khánh Hoà tiết kiệm điện 19/09/2024

Đề tài “Ứng dụng mô hình điện mặt trời áp mái tại trụ sở các cơ quan quản lý nhà nước tỉnh Khánh Hòa” do Thạc sĩ Lê Xuân Hải - Trung tâm Thông tin và ứng dụng Khoa học và Công nghệ (KH-CN), Sở KH-CN Khánh Hoà làm chủ nhiệm được đánh giá đã giải quyết bài toán tiết giảm điện năng tiêu thụ của các cơ quan nhà nước trên địa bàn tỉnh, cụ thể hóa mục tiêu giảm phát thải nhà kính về 0 theo chủ trương của Đảng và Nhà nước.
ISO 50001 – công cụ đắc lực cho tổ chức, doanh nghiệp duy trì hệ thống quản lý năng lượng 30/07/2024

ISO 50001 được phát triển dựa trên mô hình hệ thống quản lý cải tiến liên tục. Mô hình này đã được sử dụng cho các tiêu chuẩn nổi tiếng khác như ISO 9001 hoặc ISO 14001. Điều này giúp các tổ chức dễ dàng tích hợp quản lý năng lượng vào các nỗ lực chung của họ để cải thiện chất lượng và quản lý môi trường.
Một số giải pháp nâng cao hiệu suất của hệ thống lò hơi công nghiệp sử dụng nhiên liệu rắn hoặc khí 22/07/2024

Lò hơi công nghiệp đốt nhiên liệu rắn và khí được sử dụng rộng rãi để cung cấp hơi bão hòa cho quá trình sản xuất. Việc sử dụng nhiên liệu rắn có thành phần và độ ẩm khác nhau ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và chi phí sản xuất nhiệt.