Phương pháp mới tạo ra hydro xanh bằng năng lượng mặt trời

Hydro xanh được biết đến là một trong những loại nhiên liệu sạch nhất, có khả năng khử carbon cho các ngành công nghiệp, phương tiện giao thông và nhiều ngành khác để hướng tới một tương lai bền vững.

Các nhà khoa học từ Trung tâm khoa học nano và vật chất mềm (CeNS), Bengaluru, Ấn Độ vừa công bố việc phát triển thiết bị thế hệ tiếp theo, có thể sản xuất hydro xanh bằng cách phân tách các phân tử nước.

Hệ thống này hoàn toàn dựa vào năng lượng mặt trời và các vật liệu có sẵn trên Trái đất, không dựa vào nhiên liệu hóa thạch và các nguồn tài nguyên đắt tiền, hoặc các phương pháp phụ thuộc vào nguồn năng lượng khác.

Nhóm nghiên cứu Ấn Độ thiết kế một thiết bị quang anode dựa trên silicon, sử dụng kiến ​​trúc dị hợp n-i-p cải tiến, gồm các lớp bán dẫn TiO₂ loại n xếp chồng, Si nội tại (không pha tạp) và NiO loại p, hoạt động cùng nhau để tăng cường hiệu quả phân tách và vận chuyển điện tích.

Các vật liệu được lắng đọng bằng phương pháp phun magnetron, một kỹ thuật có thể mở rộng ứng dụng trong công nghiệp, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả.

Phương pháp này cho phép hấp thụ ánh sáng tốt hơn, vận chuyển điện tích nhanh hơn và giảm tổn thất tái hợp, các thành phần chính để chuyển đổi hiệu quả năng lượng mặt trời thành hydro.

Thiết bị đạt được điện áp quang bề mặt tuyệt vời là 600 mV, điện thế khởi phát thấp khoảng 0,11 V_RHE, giúp thiết bị này có hiệu quả cao trong việc tạo ra hydro dưới năng lượng mặt trời, Bộ Khoa học và Công nghệ Ấn Độ cho biết.

Thiết bị này còn cho thấy tính ổn định lâu dài, hoạt động liên tục trong hơn 10 giờ trong điều kiện kiềm với hiệu suất chỉ giảm 4%. Đây là một kỳ tích hiếm có trong các hệ thống quang điện hóa dựa trên Si.

Thiết bị mới hứa hẹn hiệu suất cao, năng lượng đầu vào thấp, độ bền cao và vật liệu tiết kiệm chi phí. Ngay cả ở quy mô lớn hơn, quang anode vẫn mang lại kết quả phân tách nước tuyệt vời.

Bằng cách lựa chọn vật liệu thông minh và kết hợp chúng thành một cấu trúc dị thể, các nhà nghiên cứu tạo ra một thiết bị không chỉ tăng cường hiệu suất mà còn có thể sản xuất hydro trên quy mô lớn.