Quy trình phổ biến nhất để sản xuất hydro xanh cho đến nay là điện phân. Nhưng sự phân tách nhiệt của nước ở nhiệt độ cao cũng là một lựa chọn - Đại học Colorado hiện đang báo cáo tiến bộ về mặt này.
Trong bộ thu của nhà máy điện tháp năng lượng mặt trời, ánh sáng tập trung đến mức nhiệt độ có thể lên tới hơn 1.000 độ. (hình ảnh lưu trữ)
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Colorado đã chỉ ra trong một nghiên cứu về cách có thể tăng hiệu quả của quá trình sản xuất nhiệt hóa hydro bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời tập trung (CSP). Việc tách nước không chỉ có thể thực hiện được bằng phương pháp điện phân mà còn có thể thực hiện được ở nhiệt độ cao và bằng vật liệu xúc tác thích hợp. Nhiệt độ – hơn 1.000 độ – có thể đạt được bằng cách tập trung ánh sáng mặt trời vào tháp năng lượng mặt trời. Máy chủ năng lượng mặt trời đã báo cáo lại vào năm 2017 về một nhà máy thí điểm do Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR) điều hành ở Almeria .
Hydro từ các nhà máy điện tháp năng lượng mặt trời cho đến nay vẫn thất bại do hiệu suất
Tuy nhiên, mặc dù có rất nhiều minh chứng thực tế về công nghệ này nhưng hiệu quả vẫn chưa đủ để ứng dụng thương mại. Một trở ngại là các bước quy trình riêng lẻ yêu cầu nhiệt độ khác nhau. Nhóm nghiên cứu từ Colorado hiện đã tìm ra cách cho phép quá trình này diễn ra ở nhiệt độ đồng đều hơn. Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu dựa vào vật liệu sắt-aluminate và áp suất cao hơn của tác nhân oxy hóa. Điều này có nghĩa là họ đã đạt được sản lượng hydro nhiều hơn gấp đôi.
Năng lượng mặt trời tập trung hứa hẹn dễ dàng mở rộng quy mô sản xuất hydro mà không cần nguyên liệu khan hiếm
Các quy trình chu trình hóa học được cung cấp năng lượng mặt trời là một giải pháp thay thế dễ dàng mở rộng cho điện phân. Nước và CO 2 cũng có thể được sử dụng để sản xuất khí tổng hợp, hỗn hợp hydro và carbon monoxide có thể được sử dụng làm cơ sở cho nhiên liệu.
Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng quá trình điện phân cần một lượng điện lớn. Tuy nhiên, việc mở rộng sản xuất điện tái tạo đang bị cản trở do thiếu một số nguyên liệu. Tuy nhiên, aluminat sắt được sử dụng trong thí nghiệm lại rất phổ biến trên trái đất.
Quá trình cơ bản tách nước bằng cách sử dụng oxit kim loại khử dưới tác dụng của nhiệt đã được biết rõ. Tuy nhiên, trước đây người ta cho rằng phản ứng không phụ thuộc vào áp suất tổng thể. Nhóm nghiên cứu hiện đã chứng minh qua các thí nghiệm rằng trong một hệ thống mở, trong đó khí sản phẩm được đẩy ra khỏi vị trí phản ứng, tốc độ phản ứng có thể tăng lên bằng cách tăng áp suất. Điều này cho phép tăng năng suất mà không cần tăng nhiệt độ. Điều này lần lượt làm giảm nhu cầu về vật liệu được sử dụng - và do đó giảm chi phí.
Các nhà nghiên cứu tự tin rằng họ đã đặt nền móng cho ứng dụng thương mại sản xuất hydro sử dụng năng lượng nhiệt mặt trời tập trung.
Ngày 21 tháng 8 năm 2023 | Nguồn: Đại học Colorado /Joule | Solarserver.de © Solarthemen Media GmbH
