Các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer (ISE) ở Freiburg, Đức, vừa công bố một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực hydro xanh. Bằng cách kết hợp tế bào quang điện loại III-V (vốn được sử dụng trong công nghệ vũ trụ nhờ hiệu suất và độ bền vượt trội) với các tế bào điện phân màng trao đổi proton (PEM), nhóm nghiên cứu đã phát triển một hệ thống tích hợp mới đạt hiệu suất chuyển đổi trực tiếp từ ánh sáng mặt trời sang hydro ở mức kỷ lục 31,3%.

Giải quyết bài toán hiệu suất trong chuỗi giá trị Hydro

Trong nhiều năm qua, việc sản xuất hydro xanh gặp nhiều thách thức về hiệu suất và tính kinh tế. Các phương pháp truyền thống yêu cầu chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng thông qua tấm quang điện, sau đó mới dùng điện năng này để điện phân nước. Quy trình gián tiếp này làm giảm đáng kể hiệu suất tổng thể và tiêu tốn nguồn lực năng lượng sạch vốn có thể được sử dụng cho các mục đích trực tiếp khác.

Hệ thống mới của Fraunhofer ISE cho phép bỏ qua bước trung gian này bằng cách chuyển đổi trực tiếp bức xạ mặt trời thành nhiên liệu hydro. Phương pháp này không chỉ tối ưu hóa hiệu suất mà còn tránh việc cạnh tranh nguồn năng lượng sạch giữa sản xuất hydro và các nhu cầu tiêu thụ điện khác. Hydro xanh là giải pháp thay thế tiềm năng cho các ngành công nghiệp thâm dụng năng lượng và có mức phát thải cao như sản xuất thép và vận tải biển, nơi nhiên liệu hóa thạch truyền thống vẫn đang thống trị.

Triển vọng thương mại hóa

Dù đạt kết quả khả quan trong giai đoạn thử nghiệm, hệ thống vẫn đang trong giai đoạn đầu phát triển. Tiến sĩ Frank Dimroth, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết công nghệ này cần thêm thời gian để hoàn thiện các hệ thống có khả năng cạnh tranh về mặt thương mại. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tích cực tìm kiếm nhà đầu tư cho dự án spin-off mang tên Clearsun Energy.

Sự quan tâm của giới đầu tư đối với hydro xanh gần đây đã có dấu hiệu hồi phục mạnh mẽ. Sau giai đoạn chững lại do các thách thức về triển khai thực tế (với báo cáo năm 2025 chỉ ra rằng chỉ 7% công suất hydro xanh toàn cầu được hoàn thành đúng tiến độ trong năm 2023), cuộc khủng hoảng năng lượng bắt nguồn từ căng thẳng tại Eo biển Hormuz đã tạo động lực mới, thu hút nguồn vốn quay trở lại với các nghiên cứu công nghệ hydro sạch.