Thiết bị này được nhóm nghiên cứu do TS Qian Wang từ Khoa Hóa học của Cambridge và GS Erwin Reisner tạo ra với khả năng bắt chước quá trình chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng của thực vật thông qua quá trình quang hợp nhân tạo.
Dựa trên công nghệ 'photosheet', thiết bị chuyển đổi ánh sáng mặt trời, CO2 và nước thành oxy và axit formic - một loại nhiên liệu có thể lưu trữ, sử dụng trực tiếp hoặc chuyển đổi thành hydro.
Việc có thể tận dụng năng lượng mặt trời để chuyển đổi CO2 thành nhiên liệu là phương pháp đầy hứa hẹn giúp làm giảm lượng khí thải carbon và chấm dứt sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong tương lai. Tuy nhiên, thách thức là làm thế nào để sản xuất nhiên liệu sạch theo cách này mà không để lại các sản phẩm phụ không mong muốn.
Trước đó, vào năm 2019, nhóm nghiên cứu đã phát triển 'lá nhân tạo' sử dụng ánh sáng mặt trời, carbon dioxide và nước để sản xuất nhiên liệu khí tổng hợp. Trong khi lá nhân tạo sử dụng các thành phần từ tấm năng lượng mặt trời, thiết bị mới chỉ sử dụng một tấm xúc tác quang. Tấm này được tạo ra từ bột bán dẫn và trên bề mặt phủ một lớp chất xúc tác quang có khả năng chuyển đổi CO2. Chất xúc tác quang có thành phần chính là coban, dễ chế tạo và tương đối ổn định.
So với lá nhân tạo, năng lượng từ công nghệ này dễ bảo quản hơn và cho thấy tiềm năng sản xuất ở quy mô lớn kiểu 'trang trại' năng lượng, tương tự như trang trại năng lượng mặt trời. Thiết bị thử nghiệm có kích thước 20 cm2, nhưng các nhà nghiên cứu nói rằng việc mở rộng lên đến vài m2 là tương đối đơn giản. Ngoài ra, axit formic có thể được tích tụ và chuyển đổi về mặt hóa học thành các dạng nhiên liệu khác nhau. Wang cho biết: “Chúng tôi rất ngạc nhiên về hiệu suất - nó hầu như không tạo ra sản phẩm phụ nào."
Mặc dù công nghệ này sẽ dễ mở rộng quy mô hơn so với lá nhân tạo nhưng vẫn cần cải thiện hiệu suất trước khi tiến hành thương mại hóa. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm với một loạt các chất xúc tác để cải thiện cả độ ổn định và hiệu quả. Họ cũng khám phá các chất xúc tác khác để sử dụng trên thiết bị nhằm tạo ra các loại nhiên liệu mặt trời khác nhau.
Hoàng Nam