Các nhà khoa học Ôxtrâylia đã tạo ra một đột phá về sử dụng ánh nắng mặt trời để sản xuất hydro từ nước, đây có thể là nguồn năng lượng sạch thay thế cho các nguồn nhiên liệu hóa thạch trên thế giới đang cạn kiệt dần. Nhiều người cho rằng đây sẽ là nguồn nhiên liệu sạch và có hiệu quả nhất để cung cấp nguồn năng lượng cho các phương tiện từ xe cộ tới lò sưởi và máy điều hòa.
Từ lâu các nhà khoa học đã biết cách tách nước thành hai nguyên tố oxy và hydro. Tuy nhiên, quy trình xử lý này cần có nguồn điện, nhất là điện được lấy từ các nhiên liệu hóa thạch, điều này làm cho quy trình không hiệu quả và tốn kém.
Janusz Nowotny và Charles Sorrell là những nhà nghiên cứu thuộc Trung tâm nghiên cứu nguyên liệu để bảo tồn năng lượng, Đại học New South Wales, Sydney, Ôxtrâylia đang nghiên cứu một phương pháp tiết kiệm sử dụng titan dioxit (TiO2) làm chất xúc tác trong quá trình tách nước thành oxy và hydro nhờ sử dụng năng lượng mặt trời.
Chất liệu của kem đánh răng
TiO2 được sử dụng phổ biến làm chất mầu trắng trong sơn, giấy, mỹ phẩm, kem chống nắng và kem đánh răng. TiO2 được tìm thấy ở dạng tinh khiết nhất không những trong rutil, cát biển mà còn được tách từ một số loại quặng.
Tại Hội thảo quốc tế về các nguyên liệu để sản xuất năng lượng hydro, tại Sydney, Nowotny và Sorrel thông báo đã tìm ra phương pháp làm tăng đáng kể hiệu suất của quy trình sử dụng ánh sáng mặt trời để tách hydro từ nước nhờ thiết bị phát hiện TiO2.
Nowotny cho biết: Thị trường hydro có nhiều tiềm năng hơn so với các thị trường than đá, dầu và khí hiện nay.
Mặc dù thời tiết nắng ở Ôxtrâylia là địa điểm lý tưởng để sản xuất năng lượng mặt trời, song Sorrel vẫn cho rằng công nghệ này có thể áp dụng ở mọi nơi trên thế giới.
Hiệu ứng Honda – Fujishima
Năm 1967, các nhà khoa học Nhật Bản đã phát hiện TiO2 được sử dụng để tách hydro từ nước trong quy trình gọi là hiệu ứng Honda – Fujishima. Phát hiện này đã được đăng trên tạp chí Nature và nhận được nhiều giải thưởng bao gồm Giải thưởng của Nhật Bản năm 2004 về Công nghệ hóa chất đối với môi trường.
Hydro là nhiên liệu “rất đơn giản song lại rất hiệu quả”. Kể từ khi phát hiện vào năm 1967, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào các nguyên liệu có thể được dùng để tách nước nhờ ánh nắng mặt trời.
Fujishima, Chủ tịch Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Kanagawa cho rằng, sử dụng TiO2 làm chất xúc tác để sản xuất năng lượng sẽ làm cho “không khí, nước và khí quyển sạch hơn”.
Cần nhiều năm để sản xuất năng lượng hydro
Thế giới còn phải mất nhiều thời gian mới có thể chuyển được từ sử dụng các nhiên liệu hóa thạch sang nhiên liệu hydro trên quy mô lớn để đáp ứng các nhu cầu về năng lượng. Trước hết, hiệu ứng Honda – Fujishima dù có tăng hiệu suất đáng kể, song vẫn phải được thích nghi với các thiết bị được sử dụng khả thi về mặt thương mại. Các kỹ sư sẽ phải thiết kế pin nhiên liệu để thu ánh nắng mặt trời từ mái nhà và từ những nơi khác trên trái đất.
Cơ sở hạ tầng năng lượng của thế giới chủ yếu vẫn dựa vào các nhiên liệu hóa thạch và năng lượng hạt nhân. Việc chuyển từ xe chạy bằng xăng và các trạm khí sang nhiên liệu hydro sẽ cần tới một khoản đầu tư lớn và mất nhiều năm. Các vấn đề về lưu giữ và an toàn vẫn cần phải được giải quyết.
Hydro sẽ không bao giờ rẻ như các dạng năng lượng hiện có. Khi buộc các công ty phải chịu trách nhiệm về thiệt hại môi trường thì sẽ không một công ty nào lại sử dụng bất cứ nhiên liệu nào khác ngoài hydro.
Nguồn: National Geographic News, 27/8/2004