Thiết bị nổi tạo nhiên liệu và nước sạch từ nước bẩn

Sử dụng năng lượng mặt trời, thiết bị của Đại học Cambridge có thể hoạt động ở bất cứ vùng nước thoáng nào mà không cần điện.

Lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp, nhóm nghiên cứu tại Đại học Cambridge phát triển thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời có thể sản xuất đồng thời nhiên liệu hydro và nước sạch từ nước biển hoặc nước ô nhiễm, New Atlas hôm 14/11 đưa tin. Vì hoạt động được ở bất cứ vùng nước thoáng nào và không cần nguồn điện bên ngoài nên thiết bị có thể lắp đặt ở vùng sâu vùng xa hoặc nơi có tài nguyên hạn chế. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Nature Water.

Quá trình tách nước bằng quang xúc tác giúp chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành hydro nhưng thường đòi hỏi nước tinh khiết và đất để xây nhà máy, đồng thời thải ra nhiệt thừa. Thiết bị quang xúc tác của nhóm chuyên gia tại Đại học Cambridge sử dụng bất cứ nguồn nước chưa qua xử lý nào, do đó, đây sẽ là giải pháp bền vững hơn.

Họ đặt vật liệu quang xúc tác hấp thụ ánh sáng cực tím lên một tấm lưới carbon cấu trúc nano hấp thụ ánh sáng hồng ngoại nhằm tạo ra hơi nước mà vật liệu quang xúc tác dùng để sản xuất hydro. Lưới carbon xốp, được xử lý để đẩy nước, giúp vật liệu quang xúc tác nổi và tách khỏi mặt nước bên dưới, khiến các chất ô nhiễm không thể ảnh hưởng đến hoạt động của nó. Ngoài ra, cấu trúc này cho phép thiết bị khai thác năng lượng mặt trời hiệu quả hơn.

Nhóm nghiên cứu sử dụng một lớp hấp thụ ánh sáng cực tím phía trên thiết bị nổi để sản xuất hydro bằng quá trình tách nước. Phần ánh sáng còn lại trong quang phổ mặt trời được truyền xuống đáy thiết bị, làm bay hơi nước. Quá trình này mô phỏng sự thoát hơi nước - quá trình nước di chuyển trong cây và bốc hơi từ các bộ phận như lá, thân, hoa.

Các nhà khoa học đã thử nghiệm thiết bị với nhiều nguồn nước, bao gồm nước từ sông Cam ở trung tâm Cambridge và nước thải vẩn đục từ ngành công nghiệp giấy. Trong nước biển nhân tạo, thiết bị giữ được 80% hiệu suất ban đầu sau 154 giờ. Nhóm nghiên cứu cho biết, do vật liệu quang xúc tác được tách khỏi các chất ô nhiễm trong nước và vẫn tương đối khô nên thiết bị có thể duy trì sự ổn định khi hoạt động.