Các ngành công nghiệp nặng như sản xuất thép, sắt, oxit nhôm sử dụng hydro vì nó có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch trong quá trình đốt cháy, trong khi chỉ tạo ra hơi nước thay vì khí thải CO2. Nhưng sản xuất hydro thông qua các quy trình như điện phân, tiêu thụ rất nhiều năng lượng. Giảm tiêu thụ năng lượng trong sản xuất hydro là một bước quan trọng hướng tới việc giảm tác động của các ngành công nghiệp này đối với môi trường.
Đó là những gì Tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghiệp Khối thịnh vượng chung (CSIRO) tại Australia hy vọng đạt được với bước đột phá mới nhất của mình, lò phản ứng năng lượng mặt trời tập trung chùm tia xuống (beam-down). Mặc dù khái niệm này có vẻ được phát triển lần đầu tiên cách đây nhiều năm, nhưng đây là lần đầu tiên nó được chứng minh tại Australia.
Cách thức hoạt động như sau. Lò phản ứng beam-down sử dụng một mảng lớn các gương theo dõi Mặt trời để phản chiếu toàn bộ ánh sáng mặt trời lên đỉnh một tòa tháp trung tâm. Sau đó, tháp này chuyển hướng ánh sáng mặt trời tập trung xuống dưới để làm nóng lò phản ứng năng lượng mặt trời chứa các hạt oxit khoáng gọi là ceria, hay đúng hơn là phiên bản pha tạp của nó.
Việc biến đổi oxit giúp tăng cường khả năng hấp thụ và giải phóng oxy, đồng thời cho phép nó thực hiện điều đó ở nhiệt độ thấp hơn so với bình thường. Lò phản ứng được thiết kế để phân tách nước thành hydro và oxy. Nó được hỗ trợ bởi chất xúc tác ceria và chất này giải phóng một lượng oxy nhất định. Khi tiếp xúc với hơi nước, oxit hấp thụ oxy từ nước và để lại hydro.
Quy trình nhiệt hóa học mặt trời của nhóm CSIRO cho thấy hệ thống này có thể đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành hydro cao hơn 20%, cải thiện đáng kể so với các quy trình hiện tại, chỉ đạt hiệu suất khoảng 15%.
Hơn nữa, chất xúc tác ceria pha tạp có thể tái sử dụng được nhiều lần. Tất cả những điều này tạo nên bước đi đầy hứa hẹn trong quá trình khử carbon cho các ngành công nghiệp quan trọng sử dụng nhiều năng lượng.
