Tháng 09, 2019
Thứ hai
Chủ Nhật, ngày 28/02/2016 18:00 PM (GMT+7)

Đột phá trong chế tạo nhiên liệu hydrocarbon lỏng từ CO2 và nước

Nhiên liệu hydrocarbon lỏng được các nhà khoa học Đại học Texas (Mỹ) tạo ra thành công từ khí CO2 và nước trong quy trình chỉ một bước mang tính đột phá, góp phần tạo ra một tác động môi trường tích cực.

Khi các nhà khoa học tìm cách loại bỏ CO2 dư thừa ra khỏi bầu khí quyển, một số thí nghiệm đã tập trung vào việc thử sử dụng loại khí này để tạo ra nhiên liệu có thể sử dụng được. Cả hydro và methanol đều là sản phẩm từ những thí nghiệm như vậy, nhưng các quy trình này thường liên quan đến một loạt các bước phức tạp và một loạt các phương pháp. 

Tuy nhiên, mới đây, các nhà khoa học đã tìm ra quy trình chuyển đổi chỉ một bước, trực tiếp từ CO2 và nước thành nhiên liệu hydrocarbon lỏng đơn giản và không tốn kém, bằng cách sử dụng sự kết hợp của ánh sáng cường độ cao, nhiệt tập trung và áp suất cao.

Đột phá trong chế tạo nhiên liệu hydrocarbon lỏng từ CO2 và nước - 1

Các nhà nghiên cứu của UTA (từ trái sang phải): Mohammad Fakrul Islam, Frederick MacDonnell, Wilaiwan Chanmanee và Brian Dennis. Nghiên cứu của họ là nghiên cứu đầu tiên giúp sản xuất nhiên liệu hydrocarbon lỏng có thể sử dụng từ ánh sáng mặt trời, nước và CO2

Theo các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas ở Arlington (UTA), công nghệ nhiên liệu bền vững mang tính đột phá này sử dụng CO2 từ không khí, đồng thời cũng sản xuất ra oxy như một sản phẩm phụ. Nó tạo ra tác động môi trường tích cực một cách rõ ràng. 

Brian Dennis, Giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ của UTA cho biết: "Chúng tôi là những người đầu tiên sử dụng cả ánh sáng và nhiệt để tổng hợp hydrocarbon lỏng từ CO2 và nước trong lò phản ứng một giai đoạn.

Ánh sáng tập trung giúp thúc đẩy các phản ứng quang hóa, tạo ra nhiệt và các hợp chất trung gian năng lượng cao để thúc đẩy các phản ứng hình thành chuỗi carbon nhiệt hóa, nhờ đó sản xuất ra hydrocarbon trong một quy trình chỉ một bước duy nhất".

Qui trình chuyển đổi một bước từ CO2 và nước thành oxy và hydrocarbon lỏng nhờ sử dụng một lò phản ứng dòng quang - nhiệt hóa hoạt động ở nhiệt độ khoảng 180°C đến 200°C (356 đến 392°F) và áp suất lên đến 6 át-mốt-phe.

"Quy trình của chúng tôi cũng có một lợi thế quan trọng đối với công nghệ xe hoạt động bằng pin hoặc hydro dạng khí, vì nhiều sản phẩm hydrocarbon từ phản ứng của chúng tôi chính là những thứ mà chúng ta sử dụng trong xe hơi, xe tải và máy bay, vì vậy sẽ không cần phải thay đổi các hệ thống phân phối nhiên liệu hiện tại", Frederick MacDonnell, Trưởng khoa Hóa học và sinh hóa của UTA cho biết.

Để khởi động phản ứng ghép quang hóa và nhiệt hóa, chất xúc tác quang hóa TiO2 đã được sử dụng. TiO2 phát huy rất hiệu quả trong lĩnh vực thủy phân và là một chất xúc tác rất hiệu quả dưới ánh sáng tia cực tím, nhưng nó không quá hiệu nghiệm trong điều kiện ánh sáng có thể nhìn thấy thông thường.

"Bước tiếp theo của chúng tôi là phát triển một chất xúc tác quang hóa thích ứng tốt hơn với quang phổ mặt trời", MacDonnell nói. "Sau đó chúng tôi có thể sử dụng một cách hiệu quả hơn toàn bộ quang phổ của ánh sáng tới (incident light) để nghiên cứu hướng tới mục tiêu tổng thể về một nhiên liệu lỏng từ năng lượng mặt trời bền vững".

Nhóm nghiên cứu cho rằng cô-ban (cobalt), ru-tê-ni (ruthenium) hoặc thậm chí sắt có thể được xem là những lựa chọn thích hợp về một chất xúc tác mới, đặc biệt khi TiO2 trong thí nghiệm trên đã được quan sát thấy có sự sụt giảm cường độ huỳnh quang (photoluminescent) ở các mức áp suất cao hơn.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu hình dung rằng gương parabol cũng có thể được sử dụng để tập trung ánh sáng mặt trời vào các chất xúc tác trong lò phản ứng, nhờ đó cung cấp cả sự đốt nóng cần thiết và sự kích thích quang (photo-excitation) cho phản ứng nói trên xảy ra mà không cần nguồn điện bên ngoài khác. 

Nhóm nghiên cứu cũng tin rằng bất kỳ lượng nhiệt dư thừa nào được tạo ra theo cách này đều có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các khía cạnh khác của một cơ sở nhiên liệu năng lượng mặt trời, chẳng hạn như tách vật liệu và làm sạch nước.

Hà Phúc

Tin đọc nhiều

Tấm thiếp đặc biệt của vị Hiệu trưởng trường Y Quanh tấm thiếp này là câu chuyện về phương pháp Filatov và...
Giáo sư Việt nhận giải thưởng dành cho nhà khoa học nữ nổi bật thế giới Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Thị Kim Thanh vừa được Hội Hoàng gia...
KHCN tuần qua: Phát hiện chủng HIV mới, VN có dự án điện Mặt Trời từ phao nổi Ngoài ra, Việt Nam cấy thành công máy tạo nhịp tim không dây...
Quay màn hình trên Windows 10 mà không cần phần mềm Nếu đang sử dụng Windows 10, bạn có thể tận dụng nhanh thanh...