Phương pháp hoàn toàn mới khai thác năng lượng từ mặt trời

07/03/2013

Các nhà khoa học thuộc trường Đại học California, Santa Barbara đã đưa ra một phương pháp mới để khai thác năng lượng mặt trời.

Các nhà khoa học thuộc trường Đại học California, Santa Barbara đã đưa ra một phương pháp mới để khai thác năng lượng mặt trời. Mặc dù vẫn còn ở giai đoạn ban đầu, nhưng nghiên cứu hứa hẹn sẽ chuyển đổi ánh nắng mặt trời thành năng lượng bằng một qui trình dựa vào kim loại.

GS Martin Moskovits thuộc Đại học California cho rằng đây là phương pháp thay thế đầu tiên hoàn toàn mới và có thể khả thi cho thiết bị chuyển đổi năng lượng mặt trời dựa vào chất bán dẫn được phát triển trong khoảng 70 năm qua.

Trong các qui trình quang học thông thường - một công nghệ được phát triển và áp dụng trong thế kỷ qua, ánh nắng mặt trời tác động đến bề mặt của vật liệu bán dẫn, một bên có số lượng điện tử phong phú, trái lại bên kia không có điện tử nào. Photon hay hạt ánh sáng kích thích các điện tử, làm cho chúng rời khỏi vị trí và tạo ra các “lỗ trống” mang điện tích dương. Kết quả là một dòng các hạt điện tích được thu lại và cung cấp cho nhiều ứng dụng, bao gồm thắp sáng bóng đèn, sạc pin hoặc thúc đẩy các phản ứng hóa học.

Trong công nghệ mới, không phải vật liệu bán dẫn cung cấp các điện tử và địa điểm cho hoạt động chuyển đổi năng lượng mặt trời, mà cụ thể là các kim loại cấu trúc nano, một "rừng" các thanh nano vàng.

Trong thí nghiệm này, các thanh nano vàng được phủ một lớp titan oxit tinh thể trang trí bằng các hạt nano bạch kim và nhúng xuống nước. Chất xúc tác oxy hóa chứa coban được lắng đọng ở phần dưới của các thanh nano vàng.

GS Moskovits cho rằng khi các cấu trúc nano như các thanh nano của một số kim loại tiếp xúc với ánh sáng nhìn thấy, các điện tử dẫn nhiệt của kim loại này có thể được kích thích để cùng dao động, hấp thụ khối lượng lớn ánh sáng. Kích thích này gọi là plasmon bề mặt.

Khi các điện tử "nóng" trong các sóng plasmon này được kích thích bởi các hạt ánh sáng, một số di chuyển lên thanh nano qua một lớp titan oxit tinh thể được phủ các hạt bạch kim. Điều này gây ra phản ứng tách các ion hydro khỏi liên kết, tạo thành nước. Trong khi đó, các lỗ trống do các điện tử bị kích thích tạo ra, hướng về phía chất xúc tác coban ở phần dưới của thanh nano tạo thành oxy.

Theo nghiên cứu, sản xuất hydro được quan sát thấy rõ ràng sau khoảng 2 giờ. Ngoài ra, các thanh nano không bị ăn mòn quang học (photocorrosion), thường làm cho vật liệu bán dẫn truyền thống bị hỏng trong vài phút. Thiết bị hoạt động không hề có dấu hiệu hỏng hóc trong nhiều tuần.

Nghiên cứu được đăng tải trên Tạp chí Nature Nanotechnology .

Kim Anh Theo NASATI

Cùng chuyên mục

Tiêu chuẩn ISO 50001 cải tiến hiệu suất và tiêu thụ năng lượng cho doanh nghiệp

20/11/2024

Công nghệ tiết kiệm năng lượng cho trung tâm dữ liệu 11/10/2024

Công ty khởi nghiệp trung tâm dữ liệu có trụ sở tại Singapore, Sustainable Metal Cloud (SMC), đối tác của NVIDIA và Deloitte, đã ra mắt một hệ thống làm mát ngâm được cho là cắt giảm 50% mức tiêu thụ năng lượng và giảm 28% chi phí lắp đặt so với các hệ thống làm mát bằng chất lỏng truyền thống. Công ty hiện đang hoạt động tại Úc, Ấn Độ và Đức, và sắp tới có kế hoạch mở rộng sang thị trường châu Á.
Vật liệu thông minh tiết kiệm năng lượng 03/10/2024

Mới đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu thông minh giúp nâng cao hiệu quả năng lượng làm mát không gian nhà ở. Vật liệu mới có tuổi thọ ước tính lên đến 60 năm và có chi phí thấp hơn so với vật liệu tương tự hiện có trên thị trường.
Vải thông minh chuyển nhiệt cơ thể thành năng lượng 27/09/2024

Loại vải mới do nhóm nghiên cứu Waterloo phát triển có thể chuyển đổi nhiệt độ cơ thể và năng lượng mặt trời thành điện, cho phép hoạt động liên tục mà không cần nguồn điện bên ngoài.
Việt Nam làm chủ công nghệ sản xuất phụ gia, tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng 27/09/2024

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu - Bộ Công Thương đã nghiên cứu thành công phụ gia ECOAL giúp tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng thông qua việc tiết giảm chi phí năng lượng và giảm phát thải khí ô nhiễm cho cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than.
Tủ lạnh tích hợp AI giúp người tiêu dùng tiết kiệm năng lượng 25/09/2024

Samsung ra mắt sản phẩm tủ lạnh mới có hiệu quả tiết kiệm năng lượng vượt trội so với các sản phẩm tủ lạnh trên thị trường. Sản phẩm có công nghệ máy nén biến tần AI, Đặc biệt, việc áp dụng Chế độ năng lượng AI của ứng dụng SmartThings giúp giảm thêm mức tiêu thụ năng lượng tới 10%.
Điện mặt trời áp mái giúp Sở Khoa học và Công nghệ Khánh Hoà tiết kiệm điện 19/09/2024

Đề tài “Ứng dụng mô hình điện mặt trời áp mái tại trụ sở các cơ quan quản lý nhà nước tỉnh Khánh Hòa” do Thạc sĩ Lê Xuân Hải - Trung tâm Thông tin và ứng dụng Khoa học và Công nghệ (KH-CN), Sở KH-CN Khánh Hoà làm chủ nhiệm được đánh giá đã giải quyết bài toán tiết giảm điện năng tiêu thụ của các cơ quan nhà nước trên địa bàn tỉnh, cụ thể hóa mục tiêu giảm phát thải nhà kính về 0 theo chủ trương của Đảng và Nhà nước.
ISO 50001 – công cụ đắc lực cho tổ chức, doanh nghiệp duy trì hệ thống quản lý năng lượng 30/07/2024

ISO 50001 được phát triển dựa trên mô hình hệ thống quản lý cải tiến liên tục. Mô hình này đã được sử dụng cho các tiêu chuẩn nổi tiếng khác như ISO 9001 hoặc ISO 14001. Điều này giúp các tổ chức dễ dàng tích hợp quản lý năng lượng vào các nỗ lực chung của họ để cải thiện chất lượng và quản lý môi trường.