Nhật Bản tiến gần hơn tới hydrogen “từ ánh sáng mặt trời”, đột phá vật liệu xúc tác đơn giản hóa sản xuất
Ngày 24/04/2026 — Annie Nguyễn biên tập từ nguồn Đại học Tohoku
Một nhóm nghiên cứu tại Tohoku University vừa công bố bước tiến quan trọng trong sản xuất hydrogen sạch, với việc phát triển thành công một loại “đồng xúc tác tất cả trong một” cho quá trình tách nước bằng ánh sáng.
Công nghệ quang xúc tác từ lâu được xem là hướng đi lý tưởng để sản xuất hydrogen chỉ từ nước và ánh sáng mặt trời, nhưng vẫn gặp rào cản lớn về hiệu suất. Nguyên nhân chính là hai phản ứng cốt lõi — tạo hydrogen và tạo oxy — diễn ra chậm và thường cần nhiều vật liệu xúc tác khác nhau để hỗ trợ.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển một vật liệu khung kim loại–hữu cơ hai chiều (2D MOF) có khả năng đóng vai trò đồng thời cho cả hai phản ứng, đồng thời ngăn chặn phản ứng ngược làm giảm hiệu quả hệ thống. Đây là lần đầu tiên một hệ “all-in-one cocatalyst” được chứng minh khả thi trong quá trình tách nước hoàn chỉnh bằng quang xúc tác.
Vật liệu mới sử dụng các kim loại phổ biến và ligand hữu cơ thay vì kim loại quý hoặc vật liệu độc hại, đồng thời có thể được chế tạo bằng quy trình một bước đơn giản. Điều này giúp giảm đáng kể độ phức tạp và chi phí so với các hệ thống hiện tại vốn yêu cầu nhiều lớp vật liệu và quy trình chế tạo phức tạp.
Theo công bố trên tạp chí khoa học Nature Chemistry, hệ xúc tác này đạt hiệu suất lượng tử biểu kiến khoảng 31,5% trong điều kiện thử nghiệm, đồng thời duy trì hoạt động ổn định mà không cần lớp bảo vệ chống phản ứng ngược — một thách thức lớn trước đây trong lĩnh vực này.
Giới chuyên gia nhận định, nếu được thương mại hóa, công nghệ này có thể mở đường cho sản xuất hydrogen chi phí thấp trực tiếp từ năng lượng mặt trời — một bước tiến quan trọng trong việc xây dựng nền kinh tế hydrogen không phát thải.
