Một nhóm các nhà khoa học đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển hệ thống năng lượng mặt trời tập trung (CSP) có khả năng sản xuất hydro xanh. Thu được tới 40% nhiệt lượng của mặt trời, nó hiệu quả hơn nhiều so với các thiết bị hiện tại chỉ sử dụng 7%.
Khi nói về hydro xanh được sản xuất bằng mặt trời, đầu tiên chúng ta nghĩ đến các máy điện phân được cung cấp điện bằng các tấm quang điện . Nhóm MIT tập trung xung quanh Ahmed Ghoniem và tìm cách trực tiếp khai thác sức nóng.
Quá trình được phát triển, được gọi là hydro nhiệt hóa học mặt trời (STCH), có đặc điểm là chi phí vận hành thấp nhưng trên hết là hiệu quả cao hơn nhiều so với các thí nghiệm trước đây.
“ Đầu tiên, nước ở dạng hơi tiếp xúc với kim loại. Điều này khiến nó lấy oxy từ hơi nước, để lại hydro ”, các nhà khoa học giải thích. “ Sau khi hydro được tách ra, kim loại bị oxy hóa (hoặc rỉ sét) sẽ được nung lại trong chân không, quá trình này sẽ đảo ngược quá trình rỉ sét và tái tạo kim loại. Sau khi loại bỏ oxy, kim loại có thể được làm lạnh và tiếp xúc với hơi nước một lần nữa để tạo ra nhiều hydro hơn .” Quá trình này có thể được lặp lại hàng trăm lần, trong những “hộp kim loại” trong đó quá trình phân tách hóa lý giữa oxy và hydro được thực hiện.
Hệ thống sản xuất hydro tiết kiệm năng lượng
Hiệu quả của quy trình gắn liền với thiết kế hình đoàn tàu: các “chiếc hộp” được đặt nối tiếp nhau trên một đường ray tròn. Hai đoàn tàu chạy ngược chiều nhau trên hai đường ray khác nhau và xen kẽ các lối đi ở vùng nóng và vùng lạnh. Tiếp xúc với sức nóng tập trung của mặt trời, có thể lên tới 1.500° C, sau đó trở về vùng lạnh hơn (1.000° C); chúng cho phép sản xuất hydro. Sự thay đổi nhiệt độ của “toa” của hai đoàn tàu chủ yếu thu được bằng trao đổi nhiệt trực tiếp.
Các lò phản ứng của đoàn tàu số 1, nằm ở phía đối diện của đường ray tròn, truyền nhiệt bằng bức xạ sang những phía đối diện (trên phần không được làm nóng). Song song, đoàn tàu số 2 quay quanh đoàn tàu đầu tiên theo hướng ngược lại và hoạt động ở nhiệt độ mát hơn, nó cho phép di tản oxy từ đoàn tàu bên trong ấm hơn mà không cần máy bơm cơ học.
Nhóm các nhà nghiên cứu có kế hoạch xây dựng một nguyên mẫu vào năm 2024 để xác nhận ý tưởng của nó trước khi thử nghiệm sản xuất quy mô nhỏ đầu tiên.
