Một đặc điểm đã được cải tiến ớ lá nhân tạo đầu tiên trên thế giới, khiến nó trở nên thích hợp trong việc cung cấp cho người dân ở những quốc gia đang phát triển và những khu vực vùng sâu vùng xa không có điện, nghiên cứu này được các nhà khoa học công bố trên New Orleans. Việc cải tiến này cho phép lá nhân tạo có khả năng tự chữa lành các tổn thương trong quá trình sản xuất năng lượng.

Tiến sĩ Daniel G. Nocera, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu đã giải thích rằng lá nhân tạo bắt chước khả năng của lá thật trong việc sản sinh năng lượng từ ánh sáng mặt trời và nước. Tuy nhiên, thiết bị thật ra là một lớp vi mạch silicon được bọc một lớp chất xúc tác, đơn giản hơn so với hệ thống quang hợp ở lá thật. Khi ta thả lá này vào một lọ nước và cho chúng tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, các chất xúc tác trong thiết bị phân giải nước thành hydro và oxy. Hai khí này sẽ “sủi bọt” và có thể được thu thập và sử dụng như một nhiên liệu để sản xuất điện ở pin nhiên liệu (fuel cell).

“Đáng kinh ngạc, một vài chất xúc tác chúng tôi phát triển để sử dụng trong lá nhân tạo có khả năng tự phục hồi. Chúng giống như các “chất xúc tác” sống. Đây là một cải tiến quan trọng đáp ứng các quan tâm về việc khởi đầu sử dụng các lá này ở những quốc gia đang phát triển và các khu vực xa xôi.” Nocera phát biểu.

Nocera, giáo sư khoa năng lượng của Đại Học Havard, đã giải thích lá nhân tạo có thể cung cấp nguồn điện cá nhân cho mỗi hộ gia đình ở những khu vực thiếu nơi sản xuất điện hay đường dây tải điện. Chỉ cần ít hơn một quart (1,14 lít) nước là có thể cung cấp 100 oát điện trong vòng 24 giờ. Các phiên bản trước của lá nhân tạo đòi hỏi phải sử dụng nước tinh khiết, bởi vì nếu có mặt vi khuẩn chúng sẽ tạo nên lớp màng sinh học trên bề mặt lá và cản trở quá trình sản xuất.

“Việc tự phục hồi cho phép lá nhân tạo có thể hoạt động trên cả nước sạch, nước nhiễm khuẩn trong tự nhiên. Chúng tôi đã tìm ra một cách để tinh chỉnh các điều kiện, cho phép một phần chất xúc tác “suy sụp” để cản trở vi khuẩn hình thành một lớp sinh học, chúng không thể thực hiện được vì lúc này bề mặt lá không trơn tru mà có một phần chất xúc tác cản trở. Sau đó chất xúc tác có thể tự phục hồi.” Nocera phát biểu.

Nocera nói rằng trên thế giới hiện nay có khoảng 3 tỉ người sống trong tình trạng thiếu điện hay hệ thống cung cấp điện. Dân số tiếp tục tăng thêm nhiểu tỉ trong các thập kỉ tới. Khoảng 1 tỉ người ở các nước đang phát triển thiếu nước sạch. Do đó, lá nhân tạo có ý nghĩa đối với nhửng điều này.

“Nó giống như bạn cung cấp một nguồn năng lượng tức thời cho mọi người. Chúng tôi cảm thấy hào hứng khi tạo ra nhiều thiết bị rẻ tiền mặc dù có thể không phải là thứ hữu hiệu nhất, nhưng chúng có thể hoàn thành nhiệm vụ của mình. Nó giống như đi từ máy tính lớn cho tới các laptop cá nhân, nguồn năng lượng này cũng vậy, nó mang tính cá nhân, cục bộ.” Nocera phát biểu.

Các thiết bị sản xuất điện khác sử dụng các kim loại hiếm và đắt tiền và nhiều vật liệu khác như các dây dẫn phức tạp và rất tốn chi phí để sản xuất. Nhưng lá nhân tạo của Nocera sử dụng vật liệu ít đắt tiền hơn, kết hợp với một bản thiết kế đơn giản thuận lợi cho việc thiết kế. Và các lá nhân tạo này còn hữu hiệu hơi cả các pin mặt trời-thiết bị mà chỉ sản xuất năng lượng chỉ vào ban ngày trong khi lá nhân tạo có thể được dùng cả ngày lẫn đêm.

“Nhiều người đang cố gắng tạo ra các thiết bị phức tạp, đắt tiền để sản xuát năng lương, nhưng sẽ rất khó để thấy chúng được ứng dụng một cách rộng rãi. Thiết bị của chúng tôi đơn giản, rẻ tiền và hữu dụng. Và với nó, chúng ta có thể thay đổi tầm nhìn.” Nocera phát biểu.

Nhóm nghiên cứu sẽ tập trung phát triển thiết bị trong tương lai: Tổ hợp nó với các công nghệ khác để chuyển tải hydro thành nhiên liệu lỏng có thể chạy trong các máy phát điện di động như động cơ xe ô tô.

Nghiên cứu được tài trợ bởi National Science Foundation, the Department of Energy và the Air Force Office of Scientific Research Hoa Kì.