Quang hợp nhân tạo biến nước thành hydro

/in /by

Các nhà khoa học Thụy Sĩ đã chế tạo thành công lò phản ứng năng lượng mặt trời có thể sản xuất hydro từ ánh sáng mặt trời và nước với hiệu suất cao hơn, chi phí sản xuất thấp hơn so với các công nghệ hiện nay.

Các kỹ sư tại Viện Công nghệ liên bang Lausanne (EPFL) chế tạo và thử nghiệm thành công một lò phản ứng năng lượng mặt trời có thể sản xuất hydro từ ánh sáng mặt trời và nước. Hệ thống mới này không chỉ đạt hiệu quả cao trong việc sản xuất hydro mà còn thu giữ các sản phẩm “thải”, phụ phẩm của oxy và nhiệt để đưa vào sử dụng.

Hydro đóng vai trò quan trọng trong năng lượng tái tạo. Một trong những cách hiệu quả nhất để sản xuất hydro là tách nước thành các phân tử cấu thành. Việc thực hiện quá trình này bằng năng lượng mặt trời được gọi là quang hợp nhân tạo.

Đĩa parabol đóng vai trò chính trong lò phản ứng hydro năng lượng mặt trời mới của EPFL

Lò phản ứng của EPFL trông giống đĩa vệ tinh và hoạt động theo nguyên lý tương tự – diện tích bề mặt cong lớn thu nhận càng nhiều ánh sáng càng tốt và tập trung ánh sáng vào thiết bị nhỏ treo lơ lửng ở giữa. Chiếc đĩa thu nhiệt từ mặt trời và tập trung nhiệt khoảng 800 lần vào một lò phản ứng quang điện hóa. Nước được bơm vào lò phản ứng và tại đây, năng lượng mặt trời giúp phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy.

Lò phản ứng giữ lại 2 phụ phẩm của quá trình sản xuất hydro thường bị lãng phí là oxy và nhiệt. Oxy có thể dùng trong các bệnh viện hoặc cho công nghiệp, còn nhiệt được truyền qua bộ trao đổi nhiệt, có thể giúp đun nước hoặc sưởi ấm các tòa nhà.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm lò phản ứng tại cơ sở của EPFL trong hơn 13 ngày, vào tháng 8-2020, tháng 2 và tháng 3-2021, để hiểu cách thức hoạt động của nó trong những điều kiện thời tiết khác nhau. Hiệu suất chuyển hóa năng lượng mặt trời – hydro đạt mức trung bình trên 20%, tạo ra khoảng 500g hydro mỗi ngày.

Nhóm nghiên cứu cho biết, với sản lượng đó, trong hơn 1 năm, hệ thống có thể cung cấp năng lượng cho 1,5 xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro (với quãng đường di chuyển trung bình) hoặc đáp ứng khoảng 1/2 nhu cầu điện của 1 hộ gia đình 4 người.

Sophia Haussener – tác giả của nhóm nghiên cứu – cho biết: “Với công suất đầu ra hơn 2 kW, chúng tôi đã phá vỡ mức trần 1 kW cho lò phản ứng thử nghiệm trong khi vẫn duy trì hiệu suất cao kỷ lục ở quy mô này. Lượng hydro đạt được trong nghiên cứu mới cho thấy bước tiến đáng khích lệ trong việc thương mại hóa công nghệ này”.

Nhóm nghiên cứu dự định xây dựng một nhà máy thử nghiệm công suất vài trăm kW tại một cơ sở sản xuất kim loại. Hydro sẽ được dùng để ủ kim loại, nhiệt dùng để đun nóng nước, còn oxy cung cấp cho các bệnh viện gần đó.

Tường Linh
https://petrotimes.vn/quang-hop-nhan-tao-bien-nuoc-thanh-hydro-687171.html

Luật về năng lượng tái tạo của châu Âu có gì mới?

/in /by

Theo những nguồn tin ngoại giao, các nước EU dự kiến sẽ thông qua luật về những mục tiêu năng lượng tái tạo mới vào hôm 14/6. Hiện họ đang xem xét một vài lựa chọn còn lại, trong đó có miễn trừ đối với một số nhà máy amoniac, nhằm thuyết phục những quốc gia vẫn còn hoài nghi về phiên bản cuối cùng của luật.

Liên minh châu Âu đang cố gắng hoàn thiện một yếu tố chủ chốt trong chương trình nghị sự về khí hậu của họ. Nếu các quốc gia và nhà lập pháp EU thông qua, luật năng lượng tái tạo sẽ chính thức hóa mục tiêu ràng buộc lên EU, là đạt tỷ trọng 42,5% năng lượng tái tạo trong cơ cấu điện của năm 2030.

Công việc thông qua luật này đã bị trì hoãn trong nhiều tuần, do sự phản đối muộn màng từ Pháp, còn những quốc gia khác thì muốn dự luật đưa cách thức đối xử thuận lợi hơn đối với năng lượng hạt nhân, vì đấy là loại năng lượng ít carbon, nhưng không thể tái tạo.

Nhiều quốc gia, phần lớn là ở Đông Âu hay có hứng thú với năng lượng hạt nhân, cũng bày tỏ quan ngại về số phận của amoniac được sản xuất từ hydrogen nếu thông qua phiên bản luật hiện tại.

Thụy Điển – Chủ tịch luân phiên hiện tại của EU kiêm nước chủ trì những cuộc đàm phán giữa những nước EU, đã đưa luật này trở lại chương trình nghị sự của cuộc họp giữa đại sứ các nước EU. Đây là tín hiệu cho thấy họ tin rằng luật đã có đủ sự ủng hộ để được thông qua.

Các nguồn tin ngoại giao cho biết, một số quốc gia không có lập trường rõ ràng. Slovakia dự kiến ​​sẽ ngừng phản đối và chuyển sang ủng hộ phiên bản cuối cùng. Như vậy, phiên bản luật này sẽ có lượng phiếu bầu đủ cao để được thông qua.

“Chúng tôi xác nhận, tiến trình thảo luận đang diễn ra và với một vài tiến triển. Tất nhiên, điều quan trọng là mọi người cùng hợp tác, vì chúng tôi cần họ đồng thuận. Chúng tôi đang xem xét lại những điều khoản về amoniac, điều này sẽ giúp chúng tôi có thêm tiến độ”. – Một quan chức Slovakia cho biết.

Một phiên bản dự luật cho thấy, điều khoản về amoniac có thể trở thành một lỗ hổng nhỏ để nhiều quốc gia sử dụng hydrogen có nguồn gốc năng lượng không thể tái tạo nhằm đạt được những mục tiêu về nhiên liệu tái tạo của họ.

“Một vài cơ sở tích hợp sản xuất amoniac có thể cần được xây dựng lại để dần dần tiêu thụ thêm nhiều hydrogen sản xuất từ quá trình điện phân.” – Trích nội dung dự luật.

Quá trình tính toán mục tiêu sử dụng nhiên liệu tái tạo của những quốc gia có thể sẽ loại trừ loại hydrogen được sản xuất tại những cơ sở này. Những nguồn tin cho biết thêm, những nhà máy sản xuất amoniac này nên có kế hoạch đạt trung hòa carbon vào năm 2035.

Ngọc Duyên/AFP
https://petrotimes.vn/luat-ve-nang-luong-tai-tao-cua-chau-au-co-gi-moi-687234.html

Phát minh mới cho phép loại bỏ hóa chất vĩnh cửu có trong nước

/in /by

Các nhà khoa học tại Mỹ đã phát minh ra công nghệ có thể lọc bỏ được hầu hết hóa chất vĩnh cửu có trong nguồn nước.

Khói bụi trong không khí, nước mưa nhanh chóng trở nên không an toàn để ăn uống nữa. Và một số “hóa chất vĩnh cửu” (những hóa chất không phân hủy trong môi trường) cũng tiếp tục tăng đến mức không an toàn trên khắp thế giới.

Trước tình hình đó, các nhà khoa học luôn cố gắng tìm ra giải pháp. Mới đây, một phương pháp xử lý hóa chất vĩnh cửu đã được tìm ra nhằm loại bỏ những chất độc này. Thường được biết đến với tên khoa học là nhóm hóa chất tổng hợp gồm perfluoroalkyl và polyfluoroalkyl, viết tắt là PFAS, hóa chất vĩnh cửu là một nhóm gồm hàng nghìn hóa chất tổng hợp được sử dụng trong gần như tất cả mọi thứ con người chế tạo ra.


Công nghệ giúp loại bỏ 99% hóa chất độc hại trong nguồn nước.

Vì thế, gần như không thể tránh khỏi việc chúng xâm nhập vào nguồn nước, đất, không khí, thậm chí cả trong máu. Mặc dù chúng không thực sự tồn tại mãi mãi, nhưng tên gọi đó được đặt cho chúng bởi vì chúng gần như không phân hủy và nhiều vô tận.

Nhiều nghiên cứu chỉ ra mối liên hệ rõ ràng giữa các hóa chất này với một số vấn đề sức khỏe, trong đó có huyết áp cao và bất thường trong sinh sản. Do đó, các nhà khoa học nhận thấy cần phải tìm ra cách xử lý, loại bỏ hóa chất vĩnh cửu ra khỏi nguồn nước, và một công nghệ mới ra đời có thể làm được việc này.

Phương pháp xử lý nước mới được phát minh bởi các nhà nghiên cứu ở Trường đại học British Columbia, Mỹ có thể là giải pháp hiệu quả giúp loại bỏ chất độc hại có trong nước tự nhiên.

Cách hoạt động của nó là dùng một vật liệu có nguồn gốc silica có khả năng hút đến 99% hóa chất vĩnh cửu tìm thấy trong nước. Sau đó, các hóa chất vĩnh cửu được tách ra khỏi vật liệu này và như vậy chúng ta có thể sử dụng lại vật liệu này cho các lần sau. Qua nghiên cứu, phương pháp này vô cùng hiệu quả.

Nhóm nghiên cứu dự định trong những tháng tới đây sẽ thí nghiệm để tìm ra khả năng lọc tối ưu của vật liệu này. Họ hy vọng các thí nghiệm sẽ mất 6 tháng để hoàn thành. Nếu thành công, họ sẽ đưa ra phương pháp xử lý vĩnh viễn để giữ cho các chất độc không vượt quá tầm kiểm soát.

Công nghệ xử lý nước mới được kỳ vọng sẽ cùng với các giải pháp lọc nước hiện có giúp loại bỏ hóa chất vĩnh cửu nguy hại cho sức khỏe con người, từ đó giúp chúng ta giải quyết được vấn đề thiếu nước sạch đang diễn biến ngày càng trầm trọng ở nhiều nơi trên thế giới hiện nay.

Bảo Linh (t/h)
https://vietq.vn/phat-minh-moi-cho-phep-loai-bo-cac-hoa-chat-vinh-cuu-co-trong-nuoc-d211353.html

Phát triển vật liệu “siêu bọt” đa chức năng hấp thụ dầu tràn và diệt khuẩn

/in /by

Các nhà khoa học tại Đại học Georgia đã tạo ra loại vật liệu “siêu bọt” với hai ứng dụng tiềm năng rất có giá trị. Nó có thể được sử dụng để làm sạch sự cố tràn dầu, ngăn ngừa nhiễm trùng xảy ra tại các vị trí cấy ghép y tế.

Theo Giáo sư Hitesh Handa – Đại học Georgia, vật liệu ba chiều trông giống như miếng bọt biển có cấu trúc giống ma trận PDMS (polydimethylsiloxane) được tăng cường bằng các tiểu cầu nano graphene và vi hạt đồng kháng khuẩn. Những chất bổ sung này tạo cho bọt cấu trúc thô, xốp, vừa kỵ nước (không thấm nước) vừa ưa dầu (hút dầu).

Khi những miếng bọt biển làm từ bọt được đặt trong nước bị ô nhiễm dầu, chúng sẽ hấp thụ dầu trong khi không hút bất kỳ giọt nước nào. Khi dầu hấp thụ được loại bỏ khỏi bọt, bọt biển có thể tái sử dụng nhiều lần để hút nhiều dầu hơn.

Đồng thời, bọt biển cũng được phát hiện là hấp thụ các chất lỏng gây ô nhiễm nước không phân cực khác như chloroform, axit clohydric và chất ô nhiễm hữu cơ khác – để lại nước. Và nhờ sự hiện diện của các vi hạt đồng, bất kỳ vi khuẩn nào tiếp xúc với bọt đều bị tiêu diệt.

Vật liệu hút dầu và đẩy nước, ngoài ra nó còn có khả năng kháng khuẩn. 

Với chức năng đó, các nhà khoa học cũng hình dung các lớp vật liệu mỏng được áp dụng cho bề mặt của cấy ghép y tế. Sau đó, bọt có thể giảm thiểu khả năng nhiễm trùng bằng cách không chỉ tiêu diệt vi khuẩn mà còn đẩy lùi các chất lỏng như máu.

Giáo sư Handa cho biết: “Các thiết bị y tế hiện tại dễ bị nhiễm bẩn. Khi đưa bất kỳ thiết bị y tế nào vào cơ thể, protein là thứ đầu tiên dính vào bề mặt và chúng hoạt động giống như một chất keo cho phép máu hoặc vi khuẩn bám vào. Vì vậy, nếu chúng ta có thể ngăn chặn sự hấp thụ protein sẽ rất dễ dàng cho việc ngăn chặn sự nhiễm khuẩn”.

Mặt khác, các tiểu cầu nano graphene trong bọt làm cho nó dẫn điện, thúc đẩy các ứng dụng tiềm năng của nó.

An Hạ
https://vietq.vn/phat-trien-vat-lieu-sieu-bot-da-chuc-nang-hap-thu-dau-tran-va-diet-khuan-d210981.html

Phương pháp xử lý mới giúp hợp kim thép bền và dẻo hơn

/in /by

Độ bền bỉ và tính linh hoạt là hai mặt đối lập thường cần được cân bằng trong thép. Giờ đây, các kỹ sư tại Đại học Purdue và Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia đã phát triển phương pháp xử lý mới có thể áp dụng cho các hợp kim thép để làm cho chúng đồng thời bền hơn và dẻo hơn, có thể có nhiều ứng dụng trong năng lượng và hàng không vũ trụ.

Độ bền là thước đo mức độ tải trọng mà vật liệu có thể chịu được trước khi bị hỏng, trong khi độ dẻo đo mức độ dễ dàng kéo dài của vật liệu thành các hình dạng khác nhau. Hai thuộc tính này thường mâu thuẫn với nhau, dẫn đến sự đánh đổi cần được thực hiện tùy thuộc vào ứng dụng hiện tại. Trong kim loại, tất cả đều bắt nguồn từ các hạt nhỏ tạo nên vật liệu. Các hạt lớn biến dạng tốt hơn để cho phép độ dẻo tốt hơn, trong khi hạt nhỏ hơn có thể chịu được nhiều sức căng hơn, tăng cường độ bền.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phát triển phương pháp xử lý thép có thể cân bằng tốt hơn độ bền và độ dẻo bằng cách điều chỉnh các hạt này. Nhóm đã xử lý hợp kim thép T-91 để tạo ra vật liệu mới mà họ gọi là Gradient T-91 (G-T91), đúng như tên gọi, có dải kích thước hạt xuyên suốt.


Một phương pháp xử lý mới có thể tăng đáng kể độ bền và độ dẻo của hợp kim thép.

Quá trình xử lý tạo thành lớp mỏng các hạt kim loại siêu mịn từ bề mặt xuống khoảng 200 micromet trong vật liệu. Các hạt ở bên ngoài dài chưa đến 100 nanomet, trong khi hạt ở trung tâm lớn hơn tới 100 lần. Điều này mang lại cho G-T91 cường độ năng suất 700 megapascal – cải thiện 36% so với T-91 chưa qua xử lý và độ dẻo tốt hơn 50% so với T-91.

Zhongxia Shang, tác giả chính của nghiên cứu cho biết, phần trung tâm mềm nên có thể duy trì tính dẻo nhưng bằng cách sử dụng lớp phủ nano, bề mặt đã trở nên cứng hơn nhiều.

“Nếu tạo độ dốc này với các hạt lớn ở trung tâm và hạt nano trên bề mặt, chúng sẽ biến dạng đồng bộ. Các hạt lớn đảm nhiệm việc kéo dài và các hạt nhỏ chịu ứng suất. Và bây giờ có thể tạo ra loại vật liệu có sự kết hợp giữa độ bền và độ dẻo”, ông Zhongxia Shang nhấn mạnh.

Để xem nó hoạt động như thế nào, nhóm nghiên cứu đã chụp ảnh vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét ở các giai đoạn ứng dụng biến dạng khác nhau. Thông thường các hạt siêu mịn gần bề mặt được định hướng theo chiều dọc, nhưng khi áp dụng nhiều lực căng hơn, chúng bắt đầu có hình dạng cầu hơn, sau đó xoay và kéo dài ra theo chiều ngang. Điều này cho phép thép biến dạng hiệu quả hơn.

An Hạ
https://vietq.vn/phuong-phap-xu-ly-moi-giup-hop-kim-thep-ben-hon-va-deo-hon-s6-d211249.html

Công nghệ sản xuất điện từ nước biển

/in /by

Trung Quốc thử nghiệm thành công công nghệ sản xuất hydro trên biển nhờ điện phân nước biển trực tiếp.

Cuộc thử nghiệm sử dụng Dongfu No. 1 (bệ nổi dùng để sản xuất hydro ngoài khơi) và đã được chứng kiến bởi một nhóm chuyên gia từ Viện Kỹ thuật Trung Quốc (CAE). Trước đó, Tập đoàn Điện lực Dongfang (DEC) phối hợp với nhóm chuyên gia của Xie Heping (Viện sĩ làm việc tại CAE), cùng phát triển bệ nổi này. Nó tích hợp nhiều hệ thống, bao gồm hệ thống sản xuất hydro tại chỗ, quản lý chuyển đổi năng lượng thông minh, kiểm soát và đảm bảo an toàn.

Đây là bệ nổi sản xuất hydro đầu tiên trên thế giới kết hợp với năng lượng tái tạo, theo DEC, một trong những nhà sản xuất thiết bị phát điện lớn nhất thế giới. Bệ nổi hoạt động ổn định hơn 240 giờ sau khi trải qua thử thách về gió lớn, những cơn sóng cao 1 m và mưa bão.

Đại dương là nguồn hydro lớn nhất tuy nhiên, thành phần phức tạp của nước biển – gồm hơn 90 nguyên tố hóa học, một lượng lớn vi sinh vật và các hạt lơ lửng – gây ra vấn đề về ăn mòn và độc tính, làm mất hoạt tính của chất xúc tác, giảm hiệu suất điện phân cùng nhiều trở ngại kỹ thuật và thách thức khác.


Hệ thống sản xuất điện từ nước biển.

Phương pháp điện phân nước biển gián tiếp phụ thuộc vào thiết bị khử mặn quy mô lớn, khiến quá trình này trở nên phức tạp, đắt đỏ và tốn tài nguyên đất. Về phương pháp điện phân trực tiếp nước biển (không cần khử mặn), gần nửa thế kỷ qua vẫn chưa có bước đột phá nào giúp ngăn các thành phần phức tạp trong nước biển tác động đến hệ thống sản xuất hydro. Hiện tại, công nghệ điện phân nước thường dựa vào nước ngọt siêu tinh khiết.

Xie cho biết, phương pháp họ sử dụng có thể phân tách ảnh hưởng của hơn 90 nguyên tố phức tạp và vi sinh vật trong nước biển, làm thay đổi các phương pháp sản xuất hydro thông dụng. Theo Xie, chiến lược điện phân nước biển trực tiếp kết hợp với năng lượng gió ngoài khơi, có thể thay đổi cách thế giới phát triển năng lượng trong tương lai.

Nghiên cứu liên quan đã công bố trên tạp chí Nature ngày 30/11/2022, đồng thời được Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đánh giá là một trong 10 tiến bộ khoa học hàng đầu năm 2022.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/cong-nghe-san-xuat-dien-tu-nuoc-biensang-56-d211210.html