Nhóm chuyên gia ETH Zurich phát triển bẫy nhiệt có thể hấp thụ ánh sáng Mặt trời tập trung, tạo ra mức nhiệt cực cao dùng cho sản xuất.
Quá trình sản xuất xi măng, kim loại và nhiều sản phẩm hóa học đòi hỏi nhiệt độ cực cao, trên 1.000 độ C. Hiện nay, mức nhiệt này thường được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch như than đá hoặc khí tự nhiên, thải ra một lượng lớn khí nhà kính. Sử dụng điện tái tạo không phải là giải pháp thay thế thích hợp vì không hiệu quả ở mức nhiệt cao như vậy.
Nhóm khoa học tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) phát triển phương pháp giúp các ngành công nghiệp này không phải phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, hiện đã kiểm chứng trong phòng thí nghiệm, SciTechDaily hôm 28/5 đưa tin. Nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Device.
Thành phần chính của bẫy nhiệt gồm một ống trụ làm từ thạch anh, đạt mức nhiệt 1.050 độ C trong thí nghiệm và phát sáng. (Ảnh: ETH Zurich/Emiliano Casati)
Sử dụng bức xạ Mặt trời, nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi nhà khoa học Emiliano Casati và giáo sư Aldo Steinfeld phát triển bẫy nhiệt với khả năng cung cấp mức nhiệt cực cao cần thiết cho quá trình sản xuất. Thiết bị gồm ống trụ thạch anh gắn với bộ hấp thụ bằng gốm. Nhờ các đặc tính quang học, bộ hấp thụ này có thể hấp thụ ánh sáng Mặt trời hiệu quả và chuyển thành nhiệt.
Với các thí nghiệm trong phòng, nhóm nghiên cứu sử dụng ống trụ thạch anh dài 30 cm, đường kính 7,5 cm. Họ cho thanh này tiếp xúc với ánh sáng nhân tạo có cường độ gấp 135 lần ánh sáng Mặt trời, đạt mức nhiệt lên tới 1.050 độ C. Các nghiên cứu trước đây của nhóm nghiên cứu khác từng đạt mức nhiệt tối đa chỉ là 170 độ C với bẫy nhiệt như vậy.
Những hệ thống tập trung năng lượng Mặt trời quy mô công nghiệp đã được xây dựng để sản xuất điện Mặt trời tại một số nơi như Tây Ban Nha, Mỹ, Trung Quốc. Chúng thường hoạt động với mức nhiệt tối đa 600 độ C. Ở nhiệt độ cao hơn, sự mất nhiệt do bức xạ tăng lên và làm giảm hiệu quả của nhà máy. Một ưu điểm lớn của bẫy nhiệt do nhóm chuyên gia ETH Zurich phát triển là tối thiểu hóa tổn thất nhiệt bức xạ.
"Cách tiếp cận của chúng tôi cải thiện đáng kể hiệu quả hấp thụ năng lượng Mặt trời. Do đó, chúng tôi tự tin rằng công nghệ này giúp thúc đẩy việc triển khai các nhà máy năng lượng Mặt trời nhiệt độ cao", Casati nói. Nhưng ông cho biết, vẫn cần tiến hành thêm các phân tích chi tiết về kinh tế và công nghệ.
Casati đang tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình. Trong tương lai, công nghệ này có thể cho phép sử dụng năng lượng Mặt trời không chỉ để sản xuất điện mà còn để khử carbon cho những ngành tốn nhiều năng lượng trên quy mô lớn. "Để chống biến đổi khí hậu, chúng ta cần khử carbon trong năng lượng nói chung", Casati nhận định.