Hydro xanh được coi là nhiên liệu quan trọng, cần thiết cho sự chuyển đổi năng lượng thân thiện với khí hậu và môi trường. Nhưng cho đến nay, việc sản xuất hydro xanh vẫn còn tốn kém, phức tạp, phụ thuộc nhiều vào cơ sở hạ tầng lưới điện.

Đây chính là điều mà Photreon, công ty khởi nghiệp tách ra từ Viện công nghệ Karlsruhe (KIT), muốn giải quyết. Họ phát triển một tấm phản ứng quang hóa, để sản xuất hydro trực tiếp từ ánh sáng mặt trời và nước, không cần đến thiết bị điện phân và điện năng.

Nguyên mẫu tấm phản ứng quang hóa được Photreon giới thiệu, có diện tích 1 m2, được thiết kế để tạo ra hydro chỉ bằng nước và ánh sáng mặt trời. Hệ thống này không dùng điện, cắt giảm bớt bước trung gian thông qua quá trình điện phân thường dùng trong sản xuất hydro xanh.

Các phương pháp tiêu chuẩn để sản xuất hydro xanh thường gồm hai giai đoạn riêng biệt: dùng tấm pin quang điện để thu năng lượng mặt trời chuyển đổi thành điện năng, sau đó sử dụng điện năng đó để vận hành thiết bị điện phân.

Phương pháp của Photreon thay thế quy trình hai bước này bằng một quy trình duy nhất, dựa trên quang xúc tác, quá trình mà trong đó ánh sáng kích hoạt trực tiếp phản ứng hóa học thay vì được sử dụng để tạo ra điện năng như trong các hệ thống quang điện.

Nhóm nghiên cứu cho biết, các vật liệu nhạy sáng được thiết kế đặc biệt để hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời, kích thích các electron vào trạng thái hoạt hóa. Các chất mang điện này phân tách trực tiếp các phân tử nước (H₂O) thành hydro (H₂) và oxy (O₂).

Quy trình chuyển đổi trực tiếp này thực hiện chỉ trong một bước, nhằm mục đích giảm sự phức tạp về kỹ thuật và chi phí hệ thống thấp hơn nhiều, các yếu tố trước đây đã hạn chế việc sử dụng rộng rãi nhiên liệu hydro.

Viện công nghệ Karlsruhe (KIT) đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho tấm quang phản ứng do Photreon chế tạo. Với thiết kế đặc biệt, tấm này dẫn ánh sáng mặt trời vào bên trong để chiếu xạ tối ưu vật liệu hoạt tính bên trong, từ đó thúc đẩy phản ứng phân tách các phân tử nước.

Do sử dụng vật liệu thông thường và quy trình sản xuất tiêu chuẩn, thiết kế của tấm quang phản ứng này tập trung vào khả năng mở rộng quy mô, phù hợp cho sản xuất hàng loạt. Thiết kế dạng modul của công nghệ, có thể triển khai thành các đơn vị nhỏ trên mái nhà hoặc mở rộng thành các mảng lớn tại các trang trại hydro ở những nơi có nhiều ánh nắng mặt trời.

Bằng cách tạo thuận lợi cho việc sản xuất ngay tại địa phương, hệ thống này cung cấp giải pháp hiệu quả, thay thế cho các khu công nghiệp trước đây được coi là không khả thi về mặt địa lý hoặc kinh tế đối với các dự án sản xuất hydro xanh.

Khi ngành năng lượng hướng tới giảm phát thải carbon, phương pháp sản xuất trực tiếp hydro này mang đến một hướng đi mới cho nền kinh tế hydro. Trọng tâm vẫn là làm cho việc sản xuất năng lượng sạch ngày càng trực tiếp hơn và ít phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng tập trung.