Cây có thể là câu trả lời cho năng lượng tái tạo

Minh họa mô tả quy trình tách nước.

Thông qua quá trình chuyển đổi năng lượng bắt chước theo cây, một nhà khoa học vật liệu ở Đại học Wisconsin-Madison đang thực hiện những bước tiến trong các công nghệ năng lượng tái tạo để sản xuất hydro.

Xudong Wang, trợ lý giáo sư về khoa học và kỹ thuật vật liệu tại Đại học Wisconsin-Madison, đã hợp tác với Tiến sĩ Zhiyong Cai trong phòng thí nghiệm lâm sản Hoa Kỳ ở Madison về nghiên cứu sử dụng sợi nano xenlulo (CNFs) để tách nước, một quá trình chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiên liệu hydro.

Ý tưởng của Wang là sử dụng cellulose như một "cây" bọt biển thấm nước từ ao, hồ hay biển. Ở phía trên sẽ là một xúc tác quang để tách nước thành hydro và oxy.

Mặc dù các nhà nghiên cứu đã tìm ra các kỹ thuật phân tách nước từ nhiều năm qua, nhưng những kỹ thuật đó dựa trên các chất xúc tác quang chìm dưới nước, làm hạn chế sự thâm nhập ánh sáng vào chất xúc tác. "Mọi người làm các xúc tác quang học chìm trong nước và chiếu ánh sáng vào nước để tạo ra hydro và oxy", ông Wang nói. "Nhưng những hạn chế bao gồm sự thâm nhập ánh sáng qua nước để tới chất xúc tác. Bạn không thể chỉ đơn giản tăng số lượng chất xúc tác do ánh nắng bị khúc xạ và nhiễu xạ. Điều đó hạn chế hiệu quả của những kỹ thuật này".

Wang và các cộng sự hút nước ra khỏi nơi chứa và tách nó trong không khí. Ở ngọn "cây" của họ là một xúc tác quang titanium dioxide dạng mao quản được tạo ra theo mẫu cellulose, cung cấp một diện tích bề mặt rất lớn. Được đặt trong nơi chứa nước, "rễ" cellulose của cây hút nước đưa lên "lá" xúc tác quang, ở đó nước phản ứng và tách thành hydro và oxy.

"Thông thường, chất xúc tác được làm ở dạng bột. Cách đây không lâu, người ta bắt đầu sử dụng các dây nano để làm xúc tác", Wang nói. "Chúng tôi là những người đầu tiên sử dụng mẫu dựa trên CNF để làm lớp phủ xúc tác và tận dụng lợi thế đặc điểm ưa nước phi thường của nó".

Kỹ thuật này cải thiện đáng kể quá trình tách nước, ông nói. Về cơ bản, nó cao hơn gấp đôi hiệu quả của các thiết bị chìm trong nước thông thường. "Nếu bạn có một thùng chứa dưới đất, và dựng một tấm bảng giống như một cái cây; các tấm bảng này giống như lá và có không gian trong không khí để tăng cường sự hấp thụ năng lượng mặt trời", Wang nói. "Điều này có thể khắc phục những hạn chế của mặt nước và tối đa hóa sự chuyển đổi năng lượng mặt trời".

Những tấm bảng như vậy có thể được đặt trong các hồ và biển và có thể tạo ra hydro từ nước bằng năng lượng mặt trời. "Đó là một khái niệm mà bạn có thể sử dụng để xây dựng một nhà máy sản xuất nhiên liệu hydro", Wang nói.

Nghiên cứu của ông đề cập đến sự quan tâm ngày càng tăng trong việc chuyển đổi nước thành hydro làm một nguồn năng lượng sạch. Mô hình nền kinh tế hydro xoay quanh quan điểm cho rằng năng lượng này có thể được cung cấp cho mọi thứ từ xe hơi đến các tòa nhà sử dụng hydro.

Theo Vista.vn