Hãy rót cho mình một cốc nước và nhìn vào nó. Nước này chứa một nguồn nhiên liệu dồi dào là hydro. Hyđrô cháy sạch không giống như các sản phẩm năng lượng dựa trên - xăng. Nghe quá tốt để thành sự thật? Các nhà khoa học ở Nhật Bản đã tách thành công nước thành hydro và oxy bằng cách sử dụng ánh sáng và các chất xúc tác được thiết kế tỉ mỉ, và họ đã làm như vậy với hiệu suất tối đa, nghĩa là hầu như không có sự thất thoát và các phản ứng phụ không mong muốn. Bước đột phá mới nhất này trong sản xuất hydro năng lượng mặt trời làm tăng khả năng sản xuất hydro có khả năng mở rộng và hiệu quả kinh tế, mở đường cho nhân loại chuyển sang năng lượng sạch.
Tách nước bằng cách sử dụng chất xúc tác và ánh sáng mặt trời, được gọi là xúc tác quang đã là một phương pháp đầy hứa hẹn để đạt được sản xuất hydro năng lượng mặt trời trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, hầu hết các nỗ lực trước đây chỉ mang lại hiệu suất lượng tử bên ngoài ít hơn khoảng 50% thể hiện sự khó khăn trong việc thiết kế chất xúc tác hiệu quả để sử dụng trong thế giới thực. Chất xúc tác cần được thiết kế tốt hơn để mọi photon được hấp thụ từ nguồn sáng được sử dụng để tạo ra hydro. Chìa khóa để cải thiện hiệu quả là vị trí chiến lược của các chất xúc tác - và ngăn ngừa các khuyết tật trong chất bán dẫn.
Được xuất bản trên tạp chí Nature ngày 27 tháng 5, Tsuyoshi Takata của Đại học Shinshu et al. đã vượt qua những giới hạn mới trong sản xuất điện bằng cách sử dụng nhôm - pha tạp stronti titanate làm chất xúc tác quang, mà các đặc tính của chúng đã được nghiên cứu rộng rãi và do đó được hiểu rõ nhất. Họ chọn co - xúc tác rhodi cho hydro với crôm oxit và coban - oxit cho oxy, bằng cách - tinh chỉnh chúng để chỉ tham gia vào các phản ứng mong muốn. Phương pháp này giúp phản ứng không có tổn thất tái tổ hợp.
Những phát hiện mới này đã mở ra cánh cửa để đạt được sản xuất hydro năng lượng mặt trời có thể mở rộng và hiệu quả về mặt kinh tế. Các chiến lược thiết kế của họ đã thành công trong việc giảm thiểu các khuyết tật dẫn đến hiệu quả gần như hoàn hảo và kiến thức thu được sẽ được áp dụng cho các vật liệu khác có khả năng hấp thụ ánh sáng nhìn thấy cường độ cao. Vẫn còn cần nhiều công việc hơn nữa trước khi chúng ta có thể chạy ô tô bằng hydro, vì nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng tia cực tím và ánh sáng khả kiến dồi dào từ mặt trời vẫn chưa được sử dụng. Tuy nhiên, sự đột phá tuyệt vời này đã khiến khả năng đó không còn quá tốt để trở thành sự thật, mà về lý thuyết, chỉ là vấn đề thời gian. Hy vọng rằng nó sẽ khuyến khích các nhà khoa học, nhà nghiên cứu và kỹ sư tham gia vào lĩnh vực này, đưa việc sử dụng năng lượng hydro mặt trời đến gần hơn.
