Silicon xốp mới sử dụng ánh nắng mặt trời để sản xuất hydro

Theo một nhóm kỹ sư cơ khí thuộc trường Đại học Penn, Hoa Kỳ, silicon xốp được sản xuất bằng phương pháp từ dưới lên (bottom-up) sử dụng năng lượng mặt trời, có thể được dùng để sản xuất hydro từ nước. Silicon xốp có diện tích bề mặt lớn, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng cho pin, cảm biến sinh học và các thiết bị quang điện tử.

Donghai Wang, PGS về kỹ thuật cơ khí cho rằng silicon là vật liệu quan trọng vì đây là chất bán dẫn. Silicon xốp thông thường được sản xuất bằng qui trình khắc axit, trong đó nhiều vật liệu bị mất.

Nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp hóa học để chế tạo vật liệu. Các nhà nghiên cứu bắt đầu với silicon tetraclorua, một nguồn silicon rất rẻ. Sau đó, họ xử lý vật liệu bằng hợp kim natri kali.

PGS Wang cho biết các liên kết giữa silicon và clo trong silicon tetraclorua rất chắc chắn và cần một chất loại bỏ liên kết này. Đó là hợp kim natri kali.

Khi các liên kết bị phá vỡ, clo liên kết với natri, kali, silicon, kali clorua và natri clorua, muối ăn trở nên rắn, tạo thành vật liệu gồm các tinh thể muối bám vào trong silicon. Sau đó, vật liệu được xử lý bằng nhiệt và rửa trong nước để hòa tan muối, để lại xốp có kích thước dao động từ 5-15 nano mét.

Vì hợp kim natri kali hoạt tính cao, nên toàn bộ qui trình này cần được thực hiện tránh oxy trong không khí. Do vậy, các nhà nghiên cứu thực hiện phản ứng trong bầu không khí chứa agon.

PGS Wang tin rằng qui trình có thể mở rộng qui mô sản xuất. Một số qui trình đã sử dụng hợp kim natri kali ở qui mô công nghiệp. Do đó, có thể áp dụng phương pháp này để sản xuất silicon xốp mới.

Vì các hạt silicon mới có nhiều lỗ, nên chúng có diện tích bền mặt lớn và hoạt động như chất xúc tác hiệu quả khi ánh nắng mặt trời chiếu vào silicon xốp và nước. Năng lượng từ ánh nắng mặt trời kích thích điện tử khử nước, sinh ra khí hydro.

Các nhà khoa học cũng đang tìm cách sử dụng silicon xốp mới làm cực dương trong pin lithium ion.

Theo tchdkh.org.vn