Thiết bị mới khai thác mặt trời và nước cống để sản xuất nhiên liệu hydro
Thứ sáu, 18-10-2013 | 08:20:03
|
Một thiết bị mới lạ chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời và nước thải để sản xuất khí hydro có thể cung cấp nguồn năng lượng bền vững trong khi đó còn cải thiện hiệu quả của quá trình xử lý nước thải.
Một nhóm nghiên cứu do phó giáo sư hoá học Yat Li đến từ Trường Đại học California ở Santa Cruz dẫn đầu đã phát triển thiết bị này. Thiết bị lai tạo này kết hợp 1 tế bào nhiên liệu vi khuẩn (MFC) với 1 loại tế bào năng lượng mặt trời có tên là tế bào quang điện hoá (PEC). Trong thành phần MFC, vi khuẩn làm phân rã chất hữu cơ trong nước thải, phát điện trong quá trình này. Điện được tạo ra bằng con đường sinh học này được phát đến thành phần PEC để hỗ trợ việc tách nước (điện phân) lấy năng lượng từ mặt trời, quá trình điện phân này tạo ra hydro và oxy. Thiết bị PEC hoặc MFC có thể được sử dụng một mình để sản xuất khí hydro. Tuy nhiên, cả 2 thiết bị này đòi hỏi có thêm 1 điện áp nhỏ (1 điện áp lệch bên ngoài) để vượt qua rào cản năng lượng nhiệt động cho quá trình giảm proton thành khí hydro. Việc cần gắn thêm 1 bộ phận năng lượng điện đã làm tăng chi phí và sự phức tạp đáng kể cho những loại thiết bị biến đổi năng lượng này, đặc biệt ở quy mô lớn. Thiết bị lai tạo của Li là 1 thiết bị tự điều khiển và tự hoạt động, bởi vì năng lượng kết hợp từ chất hữu cơ (được thu bởi MFC) và ánh sáng mặt trời (được thu bởi PEC) đủ để điều khiển quá trình điện phân nước. Thực vậy, thành phần MFC có thể được phân rã thành ‘pin sinh học’ tự hoạt động, loại pin này cung cấp thêm điện áp và năng lượng cho PEC để tạo ra khí hydro. “Nguồn năng lượng duy nhất là nước thải và ánh sáng mặt trời”, Li cho biết. “Việc chứng minh thành công 1 thiết bị vi khuẩn bền vững tự hoạt động như thế cho quá trình sản xuất khí hydro có thể đem lại 1 giải pháp mới, giải pháp này đồng thời có thể nhắm đến nhu cầu xử lý nước thải và nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng sạch”. Các tế bào nhiên liệu vi khuẩn dựa vào những vi khuẩn khác thường, được gọi là vi khuẩn sinh điện, những vi khuẩn này có thể phát điện bằng cách truyền electron được tạo ra bằng quá trình trao đổi chất qua màng tế bào đến 1 điện cực bên ngoài. Nhóm nghiên cứu của Li hợp tác với các nghiên cứu gia đến từ Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore đang nghiên cứu các vi khuẩn sinh điện và nghiên cứu cách làm tăng hiệu suất của MFC. Các thí nghiệm ban đầu về thiết bị mặt trời-vi khuẩn này đã sử dụng 1 dòng vi khuẩn sinh điện được nghiên cứu kỹ và được nuôi trong phòng thí nghiệm ở môi trường phát triển nhân tạo. Những thử nghiệm sau đó đã sử dụng nước thải đô thị chưa qua xử lý từ Nhà máy xử lý nước Livermore. Nước thải này chứa rất nhiều dưỡng chất hữu cơ và rất nhiều vi khuẩn khác nhau, những vi khuẩn này ăn các dưỡng chất đó, bao gồm những dòng vi khuẩn sinh điện xảy ra tự nhiên. Khi được nuôi bằng nước thải và được chiếu sáng trong 1 thiết bị mô hình mặt trời, thiết bị PEC-MFC này thể hiện khả năng sản xuất khí hydro không ngừng với tốc độ trung bình 0,05 m3/ngày. Đồng thời, nước thải đục đen cũng trở nên trong trẻo hơn. Nhu cầu oxy hoá hoà tan – 1 phép đo hàm lượng các hợp chất hữu cơ trong nước được sử dụng phổ biến làm phương pháp kiểm tra chất lượng nước – đã giảm 67% trong 48 giờ. Các nghiên cứu gia cũng lưu ý rằng việc tạo ra khí hydro giảm theo thời gian khi vi khuẩn sử dụng hết chất hữu cơ trong nước thải. Việc cung cấp thêm nước thải trong mỗi chu trình cho ăn đã giúp khôi phục hoàn toàn khả năng phát ra dòng điện và khả năng sản xuất khí hydro. Qian cho biết rằng các nghiên cứu gia rất lạc quan về khả năng thương mại đối với phát minh của họ. Hiện tại, họ dự định sẽ mở rộng quy mô thiết bị thí nghiệm nhỏ này để làm 1 mẫu thử lớn hơn, khoảng 40 lít, mẫu thử này sử dụng bằng nước thải đô thị. Nếu kết quả từ mẫu thử 40 lít này tốt thì họ sẽ thử nghiệm thiết bị này tại hiện trường nhà máy xử lý nước thải. Bluesky - Dostdongnai, theo Science Daily. |
Trở lại In Số lần xem: 1122 |
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|