Lò phản ứng nano lai sử dụng ánh sáng cung cấp sản xuất hydro tiết kiệm chi phí
Đại học Liverpool đã báo cáo một tiến bộ đáng kể trong kỹ thuật sinh học và năng lượng sạch. Một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển một lò phản ứng nano lai sáng tạo kết hợp hiệu quả tự nhiên với độ chính xác tổng hợp tiên tiến để sản xuất hydro - một nguồn năng lượng sạch và bền vững.
Nghiên cứu được công bố trên ACS Catalysis , chứng minh một phương pháp tiên phong trong quang xúc tác nhân tạo, giải quyết một thách thức quan trọng trong việc sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất nhiên liệu. Trong khi các hệ thống quang hợp của thiên nhiên đã tiến hóa để tận dụng tối ưu ánh sáng mặt trời, các hệ thống nhân tạo đã phải vật lộn để đạt được hiệu suất tương đương.
Nanoreactor lai là sản phẩm của sự kết hợp mới lạ giữa vật liệu sinh học và tổng hợp. Nó kết hợp các lớp vỏ α-carboxysome tái tổ hợp—các ngăn vi mô tự nhiên từ vi khuẩn—với chất bán dẫn hữu cơ vi xốp. Các lớp vỏ carboxysome này bảo vệ các enzyme hydrogenase nhạy cảm, có hiệu quả cao trong việc sản xuất hydro nhưng dễ bị oxy làm bất hoạt. Việc bao bọc các enzyme này đảm bảo hoạt động và hiệu quả liên tục.
Giáo sư Luning Liu, chủ tịch khoa năng lượng sinh học vi sinh và kỹ thuật sinh học tại Đại học Liverpool đã hợp tác với Giáo sư Andy Cooper, từ Khoa Hóa học và Giám đốc Nhà máy Đổi mới Vật liệu của trường. Cùng nhau, nhóm của họ đã tổng hợp một chất bán dẫn hữu cơ vi xốp hoạt động như một ăng-ten thu thập ánh sáng. Chất bán dẫn này hấp thụ ánh sáng khả kiến và truyền các exciton thu được đến chất xúc tác sinh học, thúc đẩy quá trình sản xuất hydro.
Giáo sư Luning Liu cho biết,
Bằng cách mô phỏng các cấu trúc và chức năng phức tạp của quá trình quang hợp tự nhiên, chúng tôi đã tạo ra một lò phản ứng nano lai kết hợp hiệu suất hấp thụ ánh sáng rộng và tạo ra exciton của vật liệu tổng hợp với sức mạnh xúc tác của các enzyme sinh học. Sự kết hợp này cho phép sản xuất hydro bằng cách sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng duy nhất.
Công trình mới nhất này có ý nghĩa quan trọng và có tiềm năng loại bỏ sự phụ thuộc vào các kim loại quý đắt tiền như bạch kim—mang đến một giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí cho các chất xúc tác quang tổng hợp truyền thống trong khi vẫn đạt được hiệu quả tương đương. Bước đột phá này không chỉ mở đường cho sản xuất hydro bền vững mà còn có tiềm năng cho các ứng dụng công nghệ sinh học rộng hơn.
Giáo sư Andy Cooper, giám đốc Nhà máy Đổi mới Vật liệu kết luận,
Thật tuyệt vời khi hợp tác giữa các khoa của trường đại học để mang lại những kết quả này. Những phát hiện thú vị của nghiên cứu mở ra cánh cửa chế tạo các lò phản ứng nano mô phỏng sinh học với nhiều ứng dụng trong năng lượng sạch và kỹ thuật enzym, góp phần vào tương lai trung hòa carbon.
Lò phản ứng nano lai sử dụng ánh sáng cung cấp sản xuất hydro tiết kiệm chi phí
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
