Wednesday, 08/02/2023 | 08:06 GMT+7

Nghiên cứu chất xúc tác siêu quang nhiệt lấy cảm hứng từ hiệu ứng nhà kính

24/10/2021

Trong vài thập kỷ qua, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã phát triển nhiều kỹ thuật và công nghệ có thể chuyển carbon dioxide (CO2) thành nhiên liệu sử dụng năng lượng mặt trời. Điều này được đánh giá cao vì nó sẽ làm giảm sự phụ thuộc của con người vào nhiên liệu hóa thạch, đồng thời góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu.

Một phương pháp hiện có để chuyển CO2 thành nhiên liệu được gọi là xúc tác CO2 quang nhiệt. Mặc dù phương pháp này đã đạt được những kết quả đáng khích lệ, nhưng để đạt được hiệu suất tối ưu, cần những vật liệu mới phù hợp hơn để thu năng lượng mặt trời.

Nguyên lý về hiệu ứng nhà kính toàn cầu (trái) và hiệu ứng nhà kính ở qui mô nano
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Soochow và Đại học Toronto ở Canada đã tiến hành nghiên cứu nhằm giảm phát thải khí nhà kính CO2 trong vài năm nay. Trong một bài báo gần đây được xuất bản trên Nature Energy, họ đã giới thiệu một cách tiếp cận mới để đạt được xúc tác siêu quang nhiệt CO2 lấy cảm hứng từ chính hiệu ứng nhà kính.
Le He, một trong những người thực hiện nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi đang bàn về cách các khí nhà kính làm Trái đất ấm lên và một người trong chúng tôi đã đặt ra câu hỏi: Tại sao chúng ta không sử dụng hiệu ứng nhà kính để nâng cao hiệu suất quang nhiệt của các chất xúc tác? Mục tiêu chính của nghiên cứu của chúng tôi là xác minh giả thuyết của chúng tôi bằng cách thiết kế chất xúc tác có cấu trúc lõi-vỏ. "
Sau khi thảo luận về ý tưởng và giả thuyết ban đầu, họ đã cho ra chất xúc tác được tạo ra bởi He, Zhang và các đồng nghiệp của họ bao gồm một tinh thể nano niken không xốp-silica được bao bọc. Đáng chú ý, tinh thể nano này tham gia vào cả phản ứng metan hóa và phản ứng chuyển dịch nước-khí.
Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra hiệu suất của chất xúc tác mà họ tạo ra trong một loạt các thí nghiệm và so sánh nó với hiệu suất của chất xúc tác quang nhiệt truyền thống. Họ phát hiện ra rằng dưới ánh sáng, nhiệt độ cục bộ do chất xúc tác của chúng đạt được cao hơn đáng kể so với các chất xúc tác gốc Ni khác không có vỏ SiO2.
"Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng giờ đây có thể chuyển đổi CO2 và H2 tái tạo thành các hóa chất và nhiên liệu có giá trị với tốc độ chưa từng có và ổn định lâu dài dựa trên các nguyên tố rẻ và có nhiều trong trái đất", Geoffrey A. Ozin, một trong những nhà nghiên cứu thực hiện nghiên cứu cho hay. "Chúng tôi tin rằng điều này thể hiện một bước quan trọng đối với ngành công nghiệp nhiên liệu năng lượng mặt trời bền vững."
Hà Trần (Theo Tech Xplore)
Energy Efficiency Awards 2022