Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một cách rẻ hơn, sạch hơn và bền vững hơn để tạo ra nhiên liệu hydro từ nước sử dụng ánh sáng mặt trời là bước gần hơn, nhờ vào nghiên cứu mới.
Một cách rẻ hơn, sạch hơn và bền vững hơn để tạo ra nhiên liệu hydro từ nước sử dụng ánh sáng mặt trời đã tiến gần hơn nhờ vào nghiên cứu mới từ Trung tâm Công nghệ hóa học bền vững của Đại học Bath.
Với áp lực buộc các nhà lãnh đạo toàn cầu phải giảm đáng kể lượng khí thải carbon để giải quyết tình trạng khẩn cấp biến đổi khí hậu, cần phải khẩn cấp phát triển các giải pháp thay thế năng lượng sạch hơn để đốt nhiên liệu hóa thạch. Hydrogen là một nhiên liệu thay thế khí thải carbon bằng 0, có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ô tô, chỉ sản xuất nước như một sản phẩm thải.
Nó có thể được thực hiện bằng cách tách nước thành hydro và oxy, tuy nhiên quá trình này đòi hỏi một lượng điện lớn. Hầu hết điện được tạo ra bằng cách đốt khí metan nên các nhà nghiên cứu tại Đại học Bath đang phát triển các pin mặt trời mới sử dụng năng lượng ánh sáng trực tiếp để tách nước.
Hầu hết các pin mặt trời hiện có trên thị trường đều được làm bằng silicon, tuy nhiên chúng rất đắt tiền để sản xuất và đòi hỏi rất nhiều silicon rất tinh khiết để sản xuất. Chúng cũng khá dày và nặng, làm hạn chế các ứng dụng của chúng.
Pin mặt trời Perovskite, sử dụng các vật liệu có cấu trúc 3D giống như canxi titan oxit, rẻ hơn để chế tạo, mỏng hơn và có thể dễ dàng in trên bề mặt. Chúng cũng hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu và có thể tạo ra điện áp cao hơn các tế bào silicon, có nghĩa là chúng có thể được sử dụng trong nhà cho các thiết bị điện mà không cần phải cắm vào nguồn điện.
Nhược điểm là chúng không ổn định trong nước gây ra một trở ngại lớn trong quá trình phát triển của chúng và cũng hạn chế sử dụng chúng để tạo ra nhiên liệu hydro sạch trực tiếp.
Nhóm các nhà khoa học và kỹ sư hóa học, từ Trung tâm Công nghệ hóa học bền vững của Đại học Bath, đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng lớp phủ chống thấm từ than chì, vật liệu được sử dụng trong chì bút chì.
Họ đã thử nghiệm khả năng chống thấm bằng cách nhấn chìm các tế bào perovskite được tráng trong nước và sử dụng năng lượng mặt trời thu hoạch để tách nước thành hydro và oxy. Các tế bào tráng hoạt động dưới nước trong 30 giờ – lâu hơn mười giờ so với kỷ lục trước đó.
Sau giai đoạn này, keo kẹp áo vào các tế bào không thành công; các nhà khoa học dự đoán rằng sử dụng một loại keo mạnh hơn có thể ổn định các tế bào lâu hơn nữa.
Trước đây, hợp kim có chứa indium được sử dụng để bảo vệ pin mặt trời để tách nước, tuy nhiên indium là kim loại hiếm và do đó rất tốn kém và quá trình khai thác để có được nó không bền vững.
Thay vào đó, nhóm Bath đã sử dụng than chì có bán trên thị trường, rất rẻ và bền vững hơn nhiều so với indium.
Tiến sĩ Petra Cameron, Giảng viên cao cấp về Hóa học, cho biết: “Công nghệ pin mặt trời Perovskite có thể tạo ra năng lượng mặt trời cho người dân với giá cả phải chăng hơn và cho phép in pin mặt trời lên mái ngói. không được sử dụng nhiều nếu chúng tan trong mưa! ‘
“Chúng tôi đã phát triển một lớp phủ có thể chống thấm hiệu quả các tế bào cho một loạt các ứng dụng. Điều thú vị nhất ở đây là chúng tôi đã sử dụng than chì có bán trên thị trường, rẻ hơn và bền vững hơn nhiều so với các vật liệu trước đây đã thử.”
Pin mặt trời Perovskite tạo ra điện áp cao hơn tế bào gốc silicon, nhưng vẫn không đủ để tách nước chỉ sử dụng pin mặt trời. Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu đang bổ sung các chất xúc tác để giảm nhu cầu năng lượng cần thiết để thúc đẩy phản ứng.
Isabella Poli, Marie Curie FIRE Fellow và nghiên cứu sinh từ Trung tâm Công nghệ hóa học bền vững, cho biết: “Hiện nay nhiên liệu hydro được tạo ra bằng cách đốt cháy khí metan, không sạch và không bền vững.
“Nhưng chúng tôi hy vọng rằng trong tương lai chúng ta có thể tạo ra nhiên liệu hydro và oxy sạch từ năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng các tế bào perovskite.”
Nghiên cứu được thực hiện với sự cộng tác của nhóm CỤ THỂ tại Đại học Swansea.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí truy cập mở Nature Communications .
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Bath . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :