Quy trình sử dụng năng lượng mặt trời chuyển đường sinh khối thành hydrogen xanh giá rẻ
5/1/2026
Các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc và Singapore đã phát triển một phương pháp mới sử dụng năng lượng mặt trời và sinh khối để sản xuất hydrogen xanh với chi phí thấp hơn.
Quy trình này chuyển đường từ sinh khối, chẳng hạn như xenlulo từ chất thải nông nghiệp, thành hydrogen và formate cùng lúc. Phương pháp này có thể tiết kiệm năng lượng và rẻ hơn so với điện phân nước bằng năng lượng mặt trời thông thường, bởi vì quá trình oxi hóa đường thay thế phản ứng tạo oxy (Oxygen Evolution Reaction) vốn tốn nhiều năng lượng ở điện cực dương.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng chất xúc tác coban pha đồng (copper-doped cobalt catalyst) để điều hướng phản ứng đường, giúp giảm năng lượng cần thiết so với phản ứng tạo oxy truyền thống. Trong một bình phản ứng không màng, hoạt động hoàn toàn bằng ánh sáng mặt trời, quá trình này tạo ra hơn 500 micromol hydrogen mỗi giờ trên mỗi cm² diện tích bề mặt hoạt động.
Mặc dù sản lượng tuyệt đối còn nhỏ, nghiên cứu tập trung vào hiệu suất phản ứng trên mỗi đơn vị diện tích, một tiêu chuẩn thông thường cho các hệ thống điện hóa giai đoạn đầu. Tỷ lệ sản xuất này tương đối cao cho mỗi đơn vị diện tích, mở ra tiềm năng nhân rộng các hệ thống đồng điện phân (co-electrolysis) dùng năng lượng mặt trời, vừa sản xuất hydrogen xanh, vừa nâng cấp sinh khối.
Các nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm trước đây cũng đã thử nghiệm các loại rượu và nguyên liệu hữu cơ khác để giảm nhu cầu năng lượng điện phân, nhưng nhiều nghiên cứu vẫn dựa vào điện ngoài thay vì hoàn toàn vận hành bằng năng lượng mặt trời.
Công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn đầu, với các thách thức như ổn định chất xúc tác lâu dài, vận hành dưới điều kiện ánh sáng thực tế biến đổi, và sử dụng nguyên liệu sinh khối phức tạp, chưa tinh chế.
Tuy nhiên, phương pháp này dựa trên chất xúc tác rắn và ánh sáng mặt trời, vốn dễ mở rộng quy mô, và thiết kế không màng có thể giúp giảm chi phí và độ phức tạp của hệ thống nếu triển khai thành công ngoài phòng thí nghiệm.
Nguồn: H.S.S. và cộng sự, EurekAlert!
