Mỹ thu hydro giá rẻ từ nguồn nước

Hydrogen là nguồn tuyệt vời cho năng lượng sạch, nhưng thách thức đối với các nhà nghiên cứu là làm sao tạo ra nó vừa hiệu quả vừa có giá cả phải chăng.

Một chất xúc tác mới được phát triển gần đây có thể giải quyết được cả hai vấn đề này.

Nhiên liệu hydro được tách từ nước có chất lượng và chi phí thực hiện thấp hơn số tiền bỏ ra cho quá trình này từ trước đến giờ. Đặc biệt, sự phân tách có thể được thực hiện liên tục trong 20 giờ.

Hydro là nguyên tố nhẹ nhất, chúng hoàn toàn thân thiện với môi trường, vì khi bị đốt cháy, chỉ có nước là sản phẩm cuối cùng.

Nhưng trên Trái đất, hydro thường tồn tại trong hỗn hợp với các nguyên tố khác, điều đó có nghĩa là nó phải được chiết xuất có chọn lọc.

Các nhà khoa học ở Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương và các trường đại học bang Oregon và Washington, Mỹ, đã hợp tác phát triển một chất xúc tác thay thế các hợp chất bạch kim và giảm giá thành của các sản phẩm phản ứng cuối cùng.

Họ đã tạo ra một thiết kế lai ghép, trong đó quá trình lên men và điện phân diễn ra cùng một lúc, chứ không phải là các bước riêng biệt và các sản phẩm phụ được tiêu thụ trong quá trình, thay vì tích lũy trong môi trường.

Để phân tách nước thành hydro và oxy, cần phải có hai phản ứng – mỗi nguyên tố một phản ứng.

Trước đây, nhóm nghiên cứu gặp vấn đề trong việc thu được chất xúc tác hiệu quả cho một phần ôxy của phương trình, nhưng bây giờ mọi thứ đã được giải quyết.

Sản xuất hydro giá rẻ có thể bằng cách tiến hành các phản ứng enzyme. Nhưng quá trình lên loại bỏ men chậm, năng suất thấp và dòng sản phẩm đòi hỏi phải tinh chế tốn kém để lọc các sản phẩm phụ.

Hiện nay, đã có những tế bào điện phân vi sinh sử dụng vi khuẩn để sản xuất hydro. Tuy nhiên, những tế bào điện phân vi sinh cũng tốn kém do sử dụng đế bằng bạch kim.

Trước đó, một nhóm các nhà khoa Nhật Bản đã phát triển một nguyên liệu dùng ánh sáng mặt trời để phá vỡ các phân tử nước thành các yếu tố cấu thành gồm hydro và oxi.

Hay Trung tâm về quang hợp nhân tạo ở Viện công nghệ California (Caltech) đã sản xuất nhiên liệu mà chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời, nước và carbon dioxide.

Được biết, chất xúc tác thu hydro giá rẻ từ nguồn nước là molypden (molybdenum phosphide). Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trong điều kiện pH trung tính cả trong một khoang lai ghép có sử dụng nước thải và trong một lò phản ứng trong phòng thí nghiệm khác sử dụng nước biển.

Phương pháp này cho phép sản xuất hydro đáng tin cậy từ nước trong hầu hết mọi môi trường nước và sẽ rẻ hơn nhiều so với sử dụng bạch kim.

Minh Anh (Nguồn Sciencealert)