Hydro không tạo ra khí thải nhà kính hoặc ô nhiễm không khí khi sử dụng trong các pin nhiên liệu cho các phương tiện hoạt động hoặc sưởi ấm nhà. Nhưng hiện nay, hydro được sản xuất bằng quy trình công nghiệp sử dụng khí tự nhiên. Công nghệ truyền thống này xả nhiều khí thải vào khí quyển.

Một số doanh nghiệp trên thế giới đang sản xuất hydro "xanh" bằng phương pháp điện phân, phân tách các phân tử nước thành hydro và ô xy từ các nguồn tái tạo như điện gió và năng lượng mặt trời.

Các nhà khoa học thế giới, bao gồm cả nhóm kỹ sư Bỉ đang phát triển công nghệ phân tách nước trực tiếp bằng năng lượng mặt trời. Ý tưởng công nghệ là sử dụng các thành phần hóa học và sinh học, năng lượng ánh sáng tự nhiên phân tách nước trực tiếp trên bảng pin mặt trời, loại bỏ nhu cầu cần có các nhà máy điện phân lớn, tiêu hao nhiều năng lượng.

Jim Fenton, giám đốc Trung tâm Năng lượng Mặt trời Florida tại Đại học Trung tâm Florida, Mỹ, cho biết: “Giải pháp sản xuất hydro dễ dàng hơn hoặc hiệu quả hơn thực sự là một phép mầu thay đổi thế giới”.

Đại học KU Leuven tọa lạc trong một khuôn viên đầy cỏ ở Flanders, vùng nói tiếng Hà Lan phía bắc Bỉ. Đầu tháng 6, giáo sư Johan Martens và nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Hóa học bề mặt và Xúc tác công bố một nguyên mẫu pin mặt trời, có thể sản xuất trung bình 250 lít hydro mỗi ngày trong vòng một năm, được coi là kỷ lục thế giới.

Nhóm nghiên cứu cho rằng, một gia đình sống trong một ngôi nhà cách nhiệt tốt ở Bỉ có thể sử dụng khoảng 20 tấm pin này, đáp ứng đủ nhu cầu điện năng và sưởi ấm trong một năm. Tấm pin năng lượng mặt trời có chiều dài 1,65 mét, có công suất định mức khoảng 210 watt. Hệ thống có thể chuyển đổi 15% năng lượng mặt trời thu nhận được thành hydro.

Đây là thành tựu đáng kể đạt được sau 10 năm nghiên cứu. Năm 2020, các nhà khoa học quốc tế cho biết đạt được hiệu suất 19% sản xuất hydro từ phân tách nước trực tiếp bằng năng lượng mặt trời.

Phòng thí nghiệm của Martens, chuyên về "chất xúc tác, màng và chất hấp phụ" giữ bí mật về công nghệ này. Tom Bosserez, nghiên cứu viên sau tiến sĩ của nhóm từ chối thông báo chi tiết với lý do bảo vệ sở hữu trí tuệ.

Trong một email trả lời phỏng vấn, Tom Bosserez cho biết: “Sử dụng kiến thức chuyên môn trong lĩnh vực nghiên cứu, chúng tôi phát triển được một hệ thống rất hiệu quả hút nước từ không khí, phân tách thành hydro sử dụng năng lượng mặt trời. Khi được hỏi về những khó khăn kỹ thuật trong suốt một thập kỷ phát triển, ông nói: "Khó khăn nhất là lấy nước từ không khí."

Các bài báo học thuật cung cấp một số chi tiết về công nghệ này, dù Bosserez tuyên bố, kết quả nghiên cứu “vượt xa những gì chúng tôi xuất bản”.

Trong những năm gần đây, các kỹ sư đã nghiên cứu tính hiệu quả của nhiều loại vật liệu như các tế bào năng lượng mặt trời silicon đa điểm tiếp giáp xốp với “kích thước lỗ đường kính micromet”; chất xúc tác màng mỏng làm từ mangan (III) oxit; và màng trao đổi anion poly (rượu vinyl) với sự tham gia của dung dịch kali hydroxit và các chất xúc tác từ niken.

Giáo sư Johan Martens, trong một phóng sự của mạng lưới truyền thông cộng đồng VTR phát biểu” Nhóm khoa học sử dụng nguyên liệu giá rẻ thay cho kim loại quý và các thành phần đắt tiền khác. Chúng tôi muốn thiết kế một thiết bị bền vững, giá cả phải chăng và có thể được sử dụng ở mọi nơi”.

Nhóm nghiên cứu lên kế hoạch kiểm tra ứng dụng thực tế nguyên mẫu tại một ngôi nhà ở thị trấn nông thôn Oud-Heverlee. Hydro được lưu trữ trong một bình áp suất nhỏ dưới lòng đất vào mùa hè, sau đó được dẫn khắp nhà để vào mùa đông.

Theo kế hoạch này, nhóm Martens sẽ lắp đặt 20 tấm pin tại ngôi nhà hoặc xây dựng một hệ thống khu dân cư lớn hơn để cho phép các gia đình khác cùng sử dụng hydro “xanh” để đánh giá kết quả thử nghiệm.

Ông Jim Fenton cho biết: “Còn quá sớm để xác định liệu các tấm pin mặt trời sản xuất hydro có thể trở nên khả thi về mặt kinh tế hay không. Nếu ứng dụng hoạt động hiệu quả, sản xuất khí hydro để lưu trữ và sử dụng để sưởi ấm, nấu ăn, có thể chạy ô tô chạy bằng pin nhiên liệu. Đó là cơ hội trong tương lai. Nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm."