Các nhà khoa học phát hiện ra các phân tử nước lật ngược trước khi chúng phân tách, và điều này có thể giúp họ sản xuất nhiên liệu hydro rẻ hơn
Phân tách các phân tử nước tốn nhiều năng lượng hơn so với tính toán cho thấy và là rào cản chính đối với việc sản xuất nhiên liệu hydro giá rẻ. Giờ đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra lý do.
Một bức ảnh chụp một giọt nước. (Nguồn ảnh: J. Adam Fenster / Đại học Rochester)
Lần đầu tiên, các nhà khoa học quan sát thấy các phân tử nước phân tách theo thời gian thực để tạo thành hydro và oxy.
Và ngay trước khi phân tách, các phân tử đã làm một điều hoàn toàn bất ngờ: Chúng lật ngược 180 độ.
Pha nhào lộn siêu nhỏ này cần năng lượng, đưa ra lời giải thích quan trọng cho lý do tại sao việc phân tách nước tốn nhiều năng lượng hơn so với tính toán lý thuyết cho thấy.
Các nhà nghiên cứu cho biết việc nghiên cứu sâu hơn về điều này có thể cung cấp những hiểu biết quan trọng về việc làm cho quá trình phân tách các phân tử nước hiệu quả hơn — mở ra con đường dẫn đến nhiên liệu hydro sạch rẻ hơn và oxy có thể thở được cho các sứ mệnh trên sao Hỏa trong tương lai. Họ đã công bố phát hiện của mình vào ngày 5 tháng 3 trên tạp chí Science Advances.
Sản xuất nhiên liệu hydro
Hydro có một số đặc tính chính khiến nó trở thành nguồn năng lượng xanh hấp dẫn. Nhiên liệu giàu năng lượng này có khả năng cung cấp năng lượng cho xe tải và thậm chí cả tàu chở hàng, và là giải pháp thay thế duy nhất cho nhiên liệu hóa thạch trong các ngành công nghiệp như sản xuất thép và phân bón. Khi đốt cháy, nhiên liệu này giải phóng nước thay vì carbon dioxide.
Tuy nhiên, nhu cầu năng lượng cao để sản xuất hydro đã hạn chế nghiêm trọng quy mô sản xuất nhiên liệu. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, cần sản xuất 322 triệu tấn (354 triệu tấn) nhiên liệu hydro mỗi năm để đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu. Nhưng vào năm 2023, chỉ có 97 triệu tấn (107 triệu tấn) được sản xuất với chi phí tiền tệ cao hơn từ 1,5 đến sáu lần so với sản xuất nhiên liệu hóa thạch — và phần lớn trong số đó cũng được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch.
