Thiết bị nhỏ bé này biến ánh sáng mặt trời và nước biển thành hydro xanh và nước ngọt
Thiết bị điện phân nước chưng cất năng lượng mặt trời lai (HSD-WE) sử dụng ánh sáng mặt trời và nước biển để tạo ra hydro xanh và nước uống tinh khiết.
Được phát triển bởi các nhà nghiên cứu của Đại học Cornell, thiết bị này nhỏ gọn, chỉ có kích thước 10x10 cm.
Thiết bị đạt hiệu suất năng lượng ấn tượng 12,6%, sản xuất 200 mililít hydro mỗi giờ.
Thiết bị này thu nhiệt mặt trời bị lãng phí để tăng cường chuyển đổi năng lượng và khử muối.
Mục tiêu của nhóm nghiên cứu bao gồm giảm chi phí hydro xanh từ 10 đô la một kg xuống còn 1 đô la một kg trong 15 năm tới, có khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch.
Việc tích hợp các thiết bị như vậy vào các trang trại năng lượng mặt trời cũng có thể cải thiện tuổi thọ và hiệu quả của tấm pin quang điện.
Sáng kiến này đại diện cho giải pháp kép cho những thách thức ngày càng tăng về tình trạng thiếu hụt năng lượng và nước trên toàn thế giới.
Mô-đun hydro xanh của SunHydrogen phân tách nước dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên
Một buổi sáng đầy nắng trên bờ biển New York có thể nắm giữ chìa khóa cho một giải pháp mang tính cách mạng cho cả tình trạng thiếu năng lượng và nước. Giữa tiếng sóng vỗ nhẹ vào bờ biển, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell đã công bố một thiết bị mang tính đột phá—kích thước đơn giản nhưng có tiềm năng phi thường—hứa hẹn sẽ thay đổi cách chúng ta cung cấp năng lượng cho thế giới.
Thiết bị năng động 10x10 cm này, được gọi là thiết bị Điện phân nước chưng cất năng lượng mặt trời lai (HSD-WE), khéo léo biến đổi nguồn tài nguyên dồi dào từ ánh sáng mặt trời và nước biển thành các sản phẩm duy trì sự sống: hydro xanh không chứa carbon và nước uống tinh khiết. Hãy tưởng tượng, một tia nắng và một giọt nước biển hòa quyện trong một vở ba lê hóa học để đáp ứng hai nhu cầu cấp thiết nhất của hành tinh chúng ta.
Trong một thế giới đang vật lộn với tình trạng thiếu nước ngày càng gia tăng, nơi hai phần ba dân số toàn cầu phải đối mặt với tình trạng không được tiếp cận thường xuyên với nước sạch và nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng cao, thì sáng kiến này đại diện cho ngọn hải đăng của hy vọng. Thiết bị này sản xuất 200 mililit hydro mỗi giờ với hiệu suất năng lượng đáng nể là 12,6%—một minh chứng cho sự tiến bộ công nghệ khi nhu cầu thực sự tạo ra phát minh.
Kỳ quan công nghệ này giống như một nhà ảo thuật, khéo léo biến những gì có vẻ như là sự tập hợp ánh sáng mặt trời tầm thường thành năng lượng biến đổi thông qua phép thuật quang điện. Các tế bào năng lượng mặt trời truyền thống thường bỏ qua phần lớn lời hứa của mặt trời, lãng phí năng lượng dưới dạng nhiệt. Tuy nhiên, thiết bị này thu được nhiệt bị bỏ qua đó, đưa nó vào hoạt động. Một bấc mao dẫn hấp thụ nước biển, tiếp xúc với hơi ấm được cứu vớt đó và từ đó, cảnh tượng diễn ra—nước bốc hơi trở thành nguyên liệu sạch cho quá trình điện phân và muối tách ra như giấy vụn chào sân.
Thứ xuất hiện không chỉ là năng lượng sạch mà còn là dòng chảy hy vọng—một dòng nước uống được. Mỗi thành phần của hệ sinh thái vi mô này đã được thiết kế tỉ mỉ để khai thác bản giao hưởng điện, hóa học và nhiệt, tạo ra "một mũi tên trúng hai đích". Đó chính là sự xuất sắc của nhóm Cornell: đạt được sự kết hợp tinh tế giữa quá trình khử muối và tạo ra năng lượng.
Dự án do Lenan Zhang, trợ lý giáo sư tại Trường Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không Vũ trụ Sibley dẫn đầu, nhấn mạnh tầm nhìn chủ động—giảm chi phí hydro xanh, hiện đang ở mức đắt đỏ khoảng 10 đô la một kilôgam, xuống còn 1 đô la một kilôgam trong thập kỷ rưỡi tới. Việc giảm giá như vậy có thể đưa hydro xanh trở thành đối thủ cạnh tranh khả thi với nhiên liệu hóa thạch.
Ngoài những lời hứa trước mắt, chân trời còn có nhiều tiềm năng hơn nữa, vì việc kết hợp các hệ thống như vậy vào các trang trại năng lượng mặt trời có thể cải thiện chính các tấm pin hỗ trợ chúng. Làm mát quang điện như một bàn tay chăm sóc trên vầng trán nóng, thiết bị này có thể kéo dài tuổi thọ của chúng và tăng cường hiệu quả, định nghĩa lại bối cảnh năng lượng mặt trời.
Cỗ máy nhỏ bé này, được đặt gọn gàng trong kích thước nhỏ bé của nó, không chỉ là một chiến thắng về mặt kỹ thuật. Đó là câu chuyện về sự khéo léo, sự kết hợp giữa nhu cầu thiết yếu và những món quà của thiên nhiên, nơi ánh sáng mặt trời làm hydro sủi bọt và nước giải khát cơn khát của nhiều người. Khi chúng ta đứng trên bờ vực của khả năng vô tận, điềm báo nhẹ nhàng này thì thầm với chúng ta: tương lai tươi sáng và chúng ta đang tạo ra tương lai.
Thiết bị năng lượng mặt trời mang tính cách mạng có thể giải quyết các cuộc khủng hoảng về nước và năng lượng toàn cầu
Khai thác ánh sáng mặt trời và nước biển: Kỷ nguyên mới của tính bền vững
Thiết bị điện phân nước-chưng cất năng lượng mặt trời lai (HSD-WE) 10x10 cm mới do các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell phát triển đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới giải quyết hai vấn đề toàn cầu chính: tình trạng thiếu nước và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Bằng cách biến đổi ánh sáng mặt trời và nước biển thành hydro xanh và nước uống, thiết bị HSD-WE thể hiện sự đổi mới bền vững ở mức tốt nhất. Sau đây là những hiểu biết bổ sung chưa được khám phá đầy đủ trong bài viết gốc, mở rộng về tiềm năng và ý nghĩa của công nghệ đột phá này.
Các trường hợp sử dụng trong thế giới thực và xu hướng của ngành
Triển khai ở các vùng khô cằn
Một trong những ứng dụng đầy hứa hẹn nhất của thiết bị HSD-WE là ở các vùng khô cằn
nguồn nước ngọt khan hiếm. Với khả năng sản xuất nước uống và nhiên liệu hydro đồng thời, thiết bị này có thể cải thiện đáng kể điều kiện sống và nền kinh tế địa phương ở những khu vực dễ bị hạn hán.
Tích hợp vào các trang trại năng lượng mặt trời ven biển
Việc tích hợp các thiết bị như vậy vào các trang trại năng lượng mặt trời hiện có không chỉ có thể tăng gấp đôi tiện ích của các tấm pin quang điện (PV) bằng cách sử dụng nhiệt dư thừa mà còn giúp kéo dài tuổi thọ và hiệu quả của chúng. Tiềm năng cải tạo này trong cơ sở hạ tầng năng lượng mặt trời hiện tại báo hiệu một bước tiến lớn trong các giải pháp năng lượng bền vững.
Dự báo thị trường và ý nghĩa kinh tế
Giảm chi phí của hydro xanh
Do chi phí sản xuất hydro xanh dự kiến sẽ giảm từ khoảng 10 đô la xuống còn 1 đô la một kg trong 15 năm tới, việc triển khai rộng rãi hơn các thiết bị như HSD-WE có thể làm gián đoạn đáng kể thị trường năng lượng, biến hydro thành một giải pháp thay thế cạnh tranh cho nhiên liệu hóa thạch truyền thống. Điều này phù hợp với động lực toàn cầu hướng tới trung hòa carbon và các giải pháp năng lượng bền vững.
Thông tin chi tiết và dự đoán
Tăng tuổi thọ tấm pin mặt trời
Hiệu ứng làm mát của thiết bị trên tấm pin mặt trời không chỉ có lợi cho việc tăng hiệu quả năng lượng mà còn kéo dài tuổi thọ hoạt động của cơ sở hạ tầng năng lượng mặt trời. Bằng cách kết hợp công nghệ HSD-WE, chúng ta có thể mong đợi giảm đáng kể chi phí bảo trì và lợi tức đầu tư cao hơn cho các dự án năng lượng mặt trời.
Thách thức và cơ hội áp dụng
Mặc dù thiết bị HSD-WE cho thấy tiềm năng, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc mở rộng quy mô sản xuất và áp dụng ở nhiều vùng khí hậu khác nhau. Việc giải quyết vấn đề độ bền của vật liệu, sản xuất tiết kiệm chi phí và lắp đặt ở các vùng không ven biển sẽ rất quan trọng để triển khai rộng rãi.
Mẹo vặt cuộc sống và các bước thực hiện
Chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời tự làm
Đối với những ai muốn sao chép ý tưởng cốt lõi tại nhà, có thể thực hiện phiên bản chưng cất bằng năng lượng mặt trời đơn giản hơn bằng cách sử dụng các vật liệu cơ bản. Bằng cách thiết lập một bát nước muối trong suốt có một thùng chứa nhỏ hơn bên trong để thu thập nước bốc hơi dưới ánh sáng mặt trời, bạn có thể tạo ra một thiết bị chưng cất năng lượng mặt trời thô sơ để thử nghiệm khử muối quy mô nhỏ.
Tính năng, Thông số kỹ thuật và Giá cả
Thông số kỹ thuật của thiết bị
– Kích thước: 10 x 10 cm
– Hiệu suất: Hiệu suất năng lượng 12,6%
– Đầu ra hydro: 200 mililit mỗi giờ
Giá cả và tính khả dụng
Mặc dù giá chính xác cho sản xuất hàng loạt vẫn chưa có, nhưng các nguyên mẫu và nghiên cứu ban đầu cho thấy chi phí sản xuất hydro giảm đáng kể. Điều này định vị thiết bị là giải pháp giá cả phải chăng để giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Kết luận: Mẹo nhanh để triển khai ngay lập tức
1. Khám phá các ứng dụng tại địa phương: Bắt đầu bằng cách đánh giá tính khả thi của việc triển khai các thiết bị chưng cất năng lượng mặt trời tại các vùng khô cằn hoặc vùng ven biển tại địa phương.
2. Cơ hội nghiên cứu và phát triển: Đầu tư vào nghiên cứu sâu hơn để cải thiện khả năng phục hồi và hiệu quả của vật liệu.
3. Thúc đẩy hỗ trợ chính sách: Vận động chính phủ khuyến khích áp dụng công nghệ chưng cất năng lượng mặt trời và hydro xanh.
Để biết thêm thông tin và đổi mới từ Đại học Cornell, hãy truy cập trang web chính thức của họ. Theo dõi các xu hướng mới nổi và khám phá các giải pháp bền vững để đáp ứng nhu cầu đang thay đổi của thế giới chúng ta.
