Minh họa công nghệ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành hydro trực tiếp. Ảnh: ANU

Sản xuất hydro bằng năng lượng mặt trời có tiềm năng lớn để thúc đẩy các nỗ lực phát triển bền vững trên toàn cầu. Tuy nhiên, phương pháp này thường không khả thi trong thực tiễn do chi phí sản xuất và vận hành quá cao. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Australia (ANU) và Đại học New South Wales (UNSW) mang lại hy vọng mới khi lập kỷ lục thế giới về hiệu suất sản xuất hydro tái tạo từ năng lượng mặt trời với các vật liệu giá rẻ, Interesting Engineering hôm 5/9 đưa tin.

Nhóm nghiên cứu đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời - hydro là hơn 20%. Họ tập trung vào việc kết hợp pin mặt trời tandem (loại pin mặt trời có nhiều khớp nối) với vật liệu xúc tác giá rẻ để tách nước thành hydro và oxy qua quá trình điện phân.

Phương pháp mới hợp nhất pin mặt trời với máy điện phân hydro thành một thiết bị có thể đem lại những cải tiến đáng kể về hiệu quả sản xuất, đồng thời giúp giảm chi phí, theo tiến sĩ Siva Karuturi tại Đại học Quốc gia Australia, đồng tác giả nghiên cứu. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Advanced Energy Materials.

"Trong loại máy điện phân tập trung thường chạy bằng điện lưới, màng ngăn và các điện cực được xếp chồng lên nhau với số lượng lớn, thường là hàng trăm chiếc, để đạt công suất sản xuất mong muốn. Điều này tạo ra một hệ thống phức tạp", Karuturi cho biết.

Trong điện phân quang điện trực tiếp, một bộ điện cực và màng ngăn có thể trực tiếp hợp nhất với các pin mặt trời thành một module hydro năng lượng mặt trời đơn giản hóa, không cần cơ sở hạ tầng điện và máy điện phân, dẫn đến hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn và chi phí thấp hơn.

Nhóm nghiên cứu ước tính thiết kế mới có thể giảm chi phí sản xuất hydro tái tạo xuống còn 2,3 USD mỗi kg, phù hợp với các mục tiêu mà Bộ Năng lượng Mỹ đặt ra. Đây là thông tin đáng mừng trong bối cảnh thế giới cố gắng đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.