lovesouthernsocial.com

Phương pháp mới sẽ rất quan trọng để thu được năng lượng

Bạn có thể đã nghe nói về quá trình thực vật và một số sinh vật khác biến đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học. Nhờ quá trình quang hợp, một quá trình mà thực vật hoặc tảo giải phóng oxy (O 2) và tiêu thụ carbon dioxide (CO 2), sự sống trên Trái đất vẫn tiếp tục tồn tại. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể tái tạo nhân tạo một phương pháp thu năng lượng tự nhiên như vậy?

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Hóa học (IQ) thuộc Đại học Bang Campinas (Unicamp) đã phát triển vật liệu ở quy mô nanomet (phần tỷ mét) để cố gắng thực hiện quang hợp nhân tạo, với mục đích chính là sản xuất năng lượng.

Jackson Dirceu Megiatto Júnior, giáo sư từ Chỉ số IQ của Unicamp, cho Cơ quan FAPESP.

Ý tưởng về quang hợp nhân tạo bắt đầu vào đầu thế kỷ 20, nhưng nó chỉ được coi là khả thi cách đây vài năm, với một số tiến bộ khoa học cho phép, trong phòng thí nghiệm, sử dụng năng lượng mặt trời và nước để tạo ra khí hydro và oxy. , theo đạo diễn Megiatto.

Trong số các cải tiến, có lẽ chính là vật liệu xúc tác giúp tăng tốc các phản ứng khi được kích hoạt bởi năng lượng mặt trời, phá vỡ các phân tử nước thành hydro và oxy.

Các tấm pin mặt trời silicon cũng đã được phát triển, mở ra triển vọng kết nối các vật liệu quang hoạt này với các pin nhiên liệu thông thường - pin điện hóa có chức năng chuyển hóa năng thành năng lượng điện bằng cách kết hợp khí hydro và oxy để hình thành lại các phân tử nước. Theo Dirceu Megiatto, thách thức là kết nối các vật liệu với pin nhiên liệu. Ông nói: “Nếu chúng ta có thể sử dụng hydro và oxy được tạo ra bởi các vật liệu mới trong pin nhiên liệu, thì sẽ có thể tạo ra nước và điện và khép lại chu trình thực hiện quang hợp nhân tạo.

Tuy nhiên, có một số nhược điểm khi sử dụng tấm silicon làm vật liệu cho quá trình quang hợp: chi phí cao và khó xử lý để đạt được độ tinh khiết mong muốn.

Thay thế cho silicon

Một vật liệu tự nhiên thay thế để tạo ra quá trình quang hợp nhân tạo đã được tìm kiếm, vì các tấm pin mặt trời silicon không khả thi vào thời điểm đó. Chỉ số IQ của Unicamp đã tìm kiếm sự thay thế này trong tự nhiên. Không có chất xúc tác nào tốt hơn chất diệp lục, một sắc tố ngoài việc tạo màu xanh cho nó, còn được thực vật sử dụng tự nhiên để quang hợp. “Những phân tử này là con đường ngoài tự nhiên để có thể hấp thụ năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, quá trình tổng hợp hóa học của chúng rất khó khăn và tốn kém ”, Megiatto nhận xét.

Do đó, một chất diệp lục nhân tạo đã được tạo ra, được gọi là porphyrin. Nó dễ sử dụng hơn và có tính ổn định hóa học mà chất diệp lục tự nhiên không cung cấp.

"Những vật liệu này, khi kết nối với chất xúc tác, cho thấy rất có triển vọng trong việc chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học thông qua quá trình oxy hóa các phân tử nước, nhưng hiện tại, chúng mới chỉ được nghiên cứu trong dung dịch nước chứ không phải trong quá trình quang hợp. Megiatto nói.

Bây giờ, mục tiêu là tạo ra một màng polyme hoạt tính với các phân tử được tạo ra, để phát triển một vật liệu rắn và lắng đọng chúng trên các tấm kim loại và bán dẫn (điện cực), cần thiết cho hoạt động của pin mặt trời.

Megiatto kết luận: “Kiến thức thu được trong dự án này cũng có thể được áp dụng trong nghiên cứu nông nghiệp để tăng năng suất cây trồng được sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học.

Nguồn: FAPESP Agency