Việt dịch: Trường An Đỗ Tấn Thích
Các nhà khoa học đã chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.
Một nhóm nhà khoa học của Đại học Nam Carolina (University of South Carolina) và Đại học bang Florida (Florida State University) đã phát hiện ra một hướng nghiên cứu đó là chuyển năng lượng ánh sáng thành nhiên liệu hóa học trong phòng thí nghiệm, đã thành công trong việc tạo ra khí hydro từ việc bắt chước quá trình quang hợp.
Các nhà khoa học đã theo đuổi ý tưởng từ việc sử dụng đơn phân tử (single molecules) để bắt chước quá trình quang hợp (mimicking photosynthesis).
Trong nghiên cứu của họ, các nhà khoa học đã kết hợp 2 phân tử lại với nhau. Một là chất xúc tác oxi hóa khử, ví dụ như chất xúc tác có thể di chuyển các electron bằng ánh sáng. Loại còn lại là naphthol, một hợp chất hữu cơ phát huỳnh quang.
Các phân tử này được kết hợp lại và sau đó được đưa ra ánh sáng và mỗi phân tử hấp thụ một photon rồi kết hợp với nhau để tạo ra nhiên liệu hydro. Họ đã làm điều này bằng cách bắt chước một quá trình được gọi là sơ đồ Z (Z-Scheme) trong quá trình quang hợp tự nhiên.
Phó giáo sư hóa học Ken Hanson (ĐH bang Florida) và phó giáo sư Aaron Vannucci (Đại học Nam Carolina) đồng chủ trì việc nghiên cứu này. Trước đó, hai nhà khoa học đã cùng làm việc nghiên cứu hậu tiến sỹ trong 10 năm trước và cả hai đã theo đuổi ý tưởng từ việc sử dụng đơn phân tử từ việc bắt chước quá trình quang hợp.
“Ý tưởng này đang được theo đuổi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu trên toàn cầu. Điều làm cho hệ thống của chúng tôi trở nên độc đáo là phân tử mà chúng tôi sử dụng cho phản ứng hình thành liên kết,” Vannucci nói. “Đáng chú ý, mặc dù là một phân tử đơn giản, naphthol hấp thụ ánh sáng, tiếp nhận các điện tử và đóng vai trò là chất xúc tác để tạo khí hydro.”
Loại hình sản xuất nhiên liệu hydro này không dựa vào các chất xúc tác đắt tiền như bạch kim.
Theo Hanson, một trong những “chén thánh* (holy grails-ý nói thế mạnh, ưu điểm) của nghiên cứu năng lượng thay thế” là sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra các liên kết hóa học mà sau đó có thể được sử dụng làm nhiên liệu. Tuy nhiên, tạo ra những liên kết năng lượng cao này là một công việc rất khó khăn, Hanson nói, và không dễ thực hiện với năng lượng ánh sáng hay một photon.
Hiện tại, hiệu quả của hệ thống của các nhà khoa học chỉ là 5%. Biết rằng chắc chắn vẫn còn chỗ để cải thiện, nhóm nghiên cứu hiện đang làm việc để hiểu chi tiết về cách naphthol sản xuất nhiên liệu hydro mà không yêu cầu nhiều về chất xúc tác truyền thống rất đắt tiền như bạch kim (Platinum). Những hiểu biết sâu sắc mà họ thu được từ nghiên cứu sâu hơn sẽ được sử dụng để nâng cao hiệu quả chuyển đổi năng lượng và ứng dụng nó để bổ sung vào phản ứng.
Nghiên cứu sản xuất nhiên liệu năng lượng mặt trời được công bố trên tạp chí Journal of the American Chemical.
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.2c08462
Chú thích:
*Từ "Chén Thánh" (Holy Grail hay Chalice) còn có xuất xứ một từ tiếng Pháp cổ là san-graal hoặc san-gréal, Sangreal. Theo cách lý giải thông thường, Sangreal hợp thành từ hai từ San (Thánh) và Graal (Chén).
Theo một truyền thuyết không được chính thức công nhận về Giáo hội Công giáo, Chén Thánh là một cái chén, dĩa hoặc ly mà Chúa Giê-su sử dụng tại Bữa tiệc biệt ly (còn gọi là buổi Tiệc Ly biệt). Trong hai ngàn năm qua, có nhiều tin đồn rằng Chén Thánh chứa đựng nhiều sức mạnh và quyền lực vô biên, ai sở hữu Chén Thánh đều có tài năng xuất chúng vượt bậc, vì trong buổi tiệc đó Chúa Giê-su đã dùng quyền phép biến rượu trở thành Máu Thánh. (Source: Wikipedia).
English below
U.S. researchers create hydrogen fuel by mimicking photosynthesis
The researchers converted light energy into chemical fuel.
A team of scientists from the University of South Carolina (UofSC) and Florida Sate University (FSU) have discovered a way to convert light energy into chemical fuel in a lab, successfully producing hydrogen fuel by mimicking photosynthesis.
The researchers pursued the idea of using simple molecules to mimic photosynthesis.
In their study, the scientists combined two molecules. One was a photoredox catalyst, for instance a catalyst that can move electrons with light. The other was naphthol, which is a fluorescent organic compound.
These combined molecules were exposed to light and each molecule absorbed a photon and then worked together to produce hydrogen fuel. They did this by mimicking a process that is referred to as the Z-Scheme in natural photosynthesis.
Florida State University Associate Professor of Chemistry Ken Hanson and University of South Carolina Associate Professor of Chemistry Aaron Vannucci both participated in the study. The two scientists previously worked together as postdoctoral associates ten years ago and both were keen to pursue the idea of using simple molecules to imitate photosynthesis.
“This general idea is being pursued in research labs across the globe. What makes our system unique is the molecule we use for the bond-forming reaction,” Vannucci said. “Remarkably, despite being a simple and abundant molecule, naphthol absorbs light, accepts electrons and acts as the catalyst for hydrogen production.”
This type of hydrogen fuel production doesn’t rely on expensive catalysts like platinum.
According to Hanson, one of the “holy grails of alternative energy research” is to utilize sunlight to create chemical bonds that can then be used for fuel. However, making these high-energy bonds is difficult work, says Hanson, and not easy to do with a single packet of light energy or a photon.
Presently, the efficiency of the scientists’ current system is only 5%. Knowing that there is certainly room for improvement, the research team is now working to understand the details of how naphthol produced hydrogen fuel without requiring a more traditional – and expensive catalyst – like platinum. The insights they gain from further study will be used to enhance the energy conversion efficiency and increase its utility to additional reactions.
The solar fuel production study is published in the Journal of the American Chemical
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét
Cảm ơn bạn rất nhiều ạ