Hydro là nguyên tố dồi dào nhất trong vũ trụ và được coi là nhiên liệu sạch tiềm năng trong tương lai. Nước và nhiên liệu hóa thạch chứa một lượng lớn hydro, nhưng việc tách nhiên liệu phân tử dihydro từ những nguồn này cần rất nhiều năng lượng, gây khó khăn cho kinh tế hydro trong tương lai. Việc chuyển đổi nước thành hydro bằng năng lượng mặt trời hướng đến nhiên liệu hyđrô rẻ và sạch. Tuy nhiên, quá trình này vẫn đang dựa vào các chất quang xúc tác chứa kim loại quý đắt tiền, làm hạn chế khả năng của nó.
 |
Hiện tại, các nhà nghiên cứu tại Đại học Osaka đã phát triển được một loại chất xúc tác quang học mới để sản xuất hydro từ nước, không chỉ không sử dụng kim loại đắt tiền mà còn hấp thụ được dải ánh sáng mặt trời rộng hơn. Nghiên cứu được báo cáo trong Tạp chí Hiệp hội Hoá học Hoa Kỳ.
Nhóm nghiên cứu sử dụng than graphit nitrat hóa và phốt pho đen để làm hỗn hợp chất xúc tác, và đã thu được một lượng lớn hydro từ nước. Nhưng điều bất ngờ là ngay cả khi sử dụng ánh sáng hồng ngoại gần năng lượng thấp, chất xúc tác quang học vẫn tiếp tục tạo ra hydro.
Giống như than chì, than graphit nitrat hóa hình thành dưới dạng các tấm lớn, nhưng các tấm than nitrat hóa có các lỗ có thể tương tác với các phân tử hydro. Trước đây, các chất xúc tác quang dựa trên nitrit cacbon cần các kim loại quý hỗ trợ để tạo ra hydro từ nước. Các nhà nghiên cứu nhận thấy kim loại này có thể được thay thế bằng một loại phốt pho, một nguyên tố phong phú và rẻ tiền.
Kết quả cho thấy chất xúc tác quang học mới sản xuất hiệu quả hydro từ nước sử dụng năng lượng từ các loại ánh sáng khác nhau.
Các nghiên cứu về chất quang xúc tác hoạt động trong thời gian pico giây cho thấy sự tương tác mạnh mẽ giữa than nitrat hóa và photpho đen trong hỗn hợp đã thúc đẩy sản xuất hydro. Khi hai chất được thử nghiệm riêng biệt, năng lượng từ ánh sáng mặt trời nhanh chóng mất đi và lượng hyđrô được tạo ra rất ít hoặc không có.
Tác giả của nghiên cứu cho biết nền kinh tế hydro đang đối mặt với rất nhiều thách thức nhưng nghien cứu mới cho thấy khả năng sản xuất hiđrô hiệu quả và rẻ tiền từ nước với chất xúc tác dựa trên các nguyên tố phong phú. Đây là một bước quan trọng để hướng tới các công nghệ hydro khác thuận lợi về mặt kinh tế và môi trường.