Cách tiếp cận này được phát triển dựa trên cảm hứng từ quá trình quang hợp tự nhiên của thực vật, vốn sử dụng ánh sáng mặt trời, nước và CO₂ để tạo ra năng lượng. Từ đó, nhóm nghiên cứu hướng tới một con đường sản xuất nhiên liệu bền vững và thân thiện hơn với môi trường.

Cụ thể, các nhà khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc phối hợp với Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông đã разработ một loại vật liệu chuyên dụng, có khả năng lưu trữ một lượng nhỏ năng lượng điện. Đặc tính này giúp cải thiện hiệu suất của các phản ứng hóa học cần thiết trong quá trình chuyển hóa CO₂ thành các hợp chất hữu ích.

Khi kết hợp hệ thống này với các chất xúc tác phù hợp, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc sản xuất carbon monoxide từ năng lượng mặt trời. Đây là một chất trung gian quan trọng, có thể tiếp tục được chuyển đổi thành nhiên liệu, mở ra tiềm năng ứng dụng cho những lĩnh vực khó điện khí hóa như hàng không và vận tải biển.

Trong bài báo công bố trên tạp chí Nature Communications, nhóm tác giả nhấn mạnh rằng phương pháp của họ đã thiết lập một chiến lược dự trữ điện tích lấy cảm hứng từ sinh học, qua đó cho phép quá trình khử quang CO₂ diễn ra hiệu quả hơn. Theo đánh giá của nhóm nghiên cứu, cách tiếp cận này có thể trở thành một con đường phổ quát để sản xuất nhiên liệu mặt trời, góp phần thu hẹp khoảng cách giữa năng lượng tái tạo và các nhu cầu công nghiệp quy mô lớn.

Hiện nay, sự quan tâm đối với việc chuyển hóa CO₂ bằng ánh sáng, còn được gọi là quang xúc tác, đang gia tăng mạnh mẽ. Phương pháp này được xem là giải pháp đầy hứa hẹn nhằm giảm phát thải khí nhà kính, đồng thời giảm áp lực khai thác tài nguyên thiên nhiên.

Một trong những ứng dụng nổi bật của quang xúc tác là sản xuất nhiên liệu mặt trời. Đây là loại nhiên liệu tổng hợp được tạo ra từ ánh sáng mặt trời, có cấu trúc tương tự nhiên liệu hóa thạch và có thể sử dụng trên cơ sở hạ tầng năng lượng hiện có.

Quy trình sản xuất nhiên liệu mặt trời thường bao gồm việc chuyển hóa CO₂ thành các chất trung gian như carbon monoxide, sau đó tiếp tục xử lý để tạo ra hydrocarbon lỏng. Cách tiếp cận này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các loại nhiên liệu thay thế bền vững mà không đòi hỏi phải cải tổ toàn diện hệ thống năng lượng hiện nay.

Để nâng cao hiệu quả của quá trình quang hợp nhân tạo, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại vật liệu oxit vonfram được biến tính bằng bạc. Vật liệu này có khả năng lưu trữ electron khi tiếp xúc với ánh sáng và giải phóng chúng khi cần thiết cho phản ứng hóa học. Theo nhóm nghiên cứu, vật liệu này hoạt động tương đương với các hệ thống sử dụng chất hy sinh hữu cơ và có khả năng ứng dụng linh hoạt khi kết hợp với nhiều loại chất xúc tác khác nhau.

Kết quả thử nghiệm dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên cho thấy phản ứng có thể được kích hoạt hiệu quả mà không cần sử dụng các chất xúc tác hy sinh kém bền vững. Phát hiện này mở ra triển vọng phát triển các ứng dụng nhiên liệu mặt trời trong thực tiễn.

Trung Quốc tạo ra sản lượng điện lớn từ đốt rác

Ngọc Ánh