Trong bối cảnh các ngành sản xuất thép, nhôm và alumina đang tìm cách thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng hydro - loại nhiên liệu chỉ thải ra hơi nước khi đốt cháy. Phương pháp điện phân truyền thống vốn tiêu tốn lượng năng lượng khổng lồ, khiến việc “xanh hóa” khâu sản xuất hydro trở thành yếu tố quyết định để giảm tác động môi trường của toàn ngành công nghiệp nặng.
“Cánh đồng” gương phản xạ mặt cung cấp năng lượng cho lò phản ứng năng lượng mặt trời của CSIRO (nguồn: CSIRO).
Nhóm nghiên cứu thuộc Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Khối thịnh vượng chung (CSIRO) đã phát triển thành công hệ thống lò phản ứng mặt trời beam-down độc đáo. Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý tập trung ánh sáng mặt trời thông qua một hệ thống gương thông minh có khả năng tự động điều chỉnh theo hướng mặt trời. Các tia sáng sau khi được phản chiếu lên đỉnh tháp trung tâm sẽ được tập trung chiếu xuống lò phản ứng chứa các hạt xeri oxit (CeO2) đã qua xử lý đặc biệt.
Điểm đột phá của nghiên cứu này nằm ở việc sử dụng xeri oxit biến tính - loại vật liệu có khả năng hấp thụ và giải phóng ôxy ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với phiên bản thông thường. Khi tiếp xúc với hơi nước dưới tác dụng của nhiệt độ cao từ ánh sáng mặt trời tập trung, vật liệu xúc tác này sẽ hấp thụ ôxy từ phân tử nước và giải phóng hydro tinh khiết. Quá trình này đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành hydro lên tới hơn 20%, vượt trội so với mức 15% của các phương pháp hiện có.
Ưu điểm vượt trội của hệ thống này còn thể hiện ở khả năng tái sử dụng nhiều lần chất xúc tác xeri oxit, giúp giảm chi phí vận hành. Các nhà khoa học tin tưởng, với những cải tiến tiếp theo, công nghệ này có thể sánh ngang về hiệu suất và giá thành với phương pháp điện phân truyền thống. Mặc dù chưa đạt đến quy mô công nghiệp, nhưng thành công bước đầu này mở ra triển vọng lớn trong việc khử carbon cho các ngành công nghiệp nặng - vốn được coi là một trong những thách thức lớn nhất trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu toàn cầu.
TXB (theo CSIRO)