Trồng cây nano, thu hoạch nhiên liệu hydro

Các cây nano có cấu trúc các nhánh thẳng đứng là bí quyết để thu nhận mức năng lượng mặt trời tối đa. Kết cấu thẳng đứng sẽ giúp tiếp nhận và hấp thụ trong khi mặt phẳng ngang chỉ phản xạ ánh sáng, điều này cũng tương tự các thụ thể ánh sáng trong mắt người. Trong các bức ảnh chụp trái đất từ vũ trụ, ánh sáng phản xạ nhiều nhất từ các đại dương hoặc sa mạc trong khi các mảng rừng trong ảnh tối hơn nhiều. Nhóm của GS Wang đã bắt chước cấu trúc này...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Trồng cây nano, thu hoạch nhiên liệu hydro Trồng cây nano, thu hoạch nhiên liệu hydroCác cây nano có cấu trúc các nhánh thẳng đứng là bí quyết để thunhận mức năng lượng mặt trời tối đa. Kết cấu thẳng đứng sẽ giúptiếp nhận và hấp thụ trong khi mặt phẳng ngang chỉ phản xạ ánhsáng, điều này cũng tương tự các thụ thể ánh sáng trong mắt người.Trong các bức ảnh chụp trái đất từ vũ trụ, ánh sáng phản xạ nhiềunhất từ các đại dương hoặc sa mạc trong khi các mảng rừng trongảnh tối hơn nhiều.Nhóm của GS Wang đã bắt chước cấu trúc này trong thiết kế mộtdạng chuỗi sợi nano với nhánh 3D, trong đó, họ sử dụng một phảnứng gọi là “ly giải nước bằng quang - điện - hóa học” để sản xuấtkhí hydro.Ly giải nước là thuật ngữ chỉ quá trình tách phân tử nước thànhoxy và hydro làm nhiên liệu. Như vậy, việc tạo ra khí hydro là dựanăng lượng mặt trời trong khi các công nghệ sản xuất hydro hiệntại vẫn sử dụng điện năng được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch.Nói về công trình của mình, nghiên cứu sinh Ke Sun cũng đồngthời là người phụ trách dự án khẳng định: “So với các nhiên liệuhóa thạch thông thường, khí hydro được xem là nhiên liệu sạch bởinó không tạo ra carbonic. Tuy nhiên, bản thân quá trình tạo rahydro lại có hại với môi trường”.Theo Sun, cấu trúc nhánh thẳng đứng cũng giúp tối ưu hóa sảnlượng khí hydro tạo ra. “Chẳng hạn trong một nồi nước sôi, bọtnước phải to dần mới thoát lên đến bề mặt, còn trong cấu trúc câynano, chúng ta có thể tách chiết các bọt khí hydro rất nhỏ mànhanh hơn nhiều. Hơn nữa, với cấu trúc này, chúng tôi đã tăngdiện tích phản ứng hóa học lên gấp 400.000 lần”.Như vậy, quá trình sản xuất nhiên liệu hydro bằng cấu trúc câynano đạt hiệu quả cao hơn nhiều so với phương pháp sử dụng mặtphẳng thông thường.Tiếp sau thành công này, nhóm nghiên cứu còn hướng tới một mụctiêu lớn hơn: quang hợp nhân tạo. Trong quá trình quang hợp, thựcvật hấp thụ ánh sáng mặt trời, đồng thời thu nhận khí carbonic vànước để tạo ra năng lượng hữu cơ cho hoạt động sống của mình.Ý tưởng của Wang là bắt chước hoạt động này để giữ lại lượngCO2 trong khí quyển, làm giảm phát thải carbonic đồng thời vớiquá trình sản xuất nhiên liệu hydro.Sun tuyên bố: “Chúng tôi đang cố gắng bắt chước thực vật, biếnánh sáng thành năng lượng. Chúng tôi hy vọng, trong tương laigần, các cấu trúc cây nano có thể trở thành một phần trong cácthiết bị hữu hiệu vận hành như một cây xanh quang hợp bìnhthường trong tự nhiên”.Nhóm của Sun cũng đang tìm các chất thay thế cho kẽm oxit. Kẽmoxit hấp thụ tia cực tím trong ánh mặt trời nhưng có độ ổn địnhthấp do đó có thể làm giảm tuổi thọ của thiết bị cây nano.