Phương pháp tách nước mới có thể khởi động nền kinh tế hydro xanh

"Nền kinh tế hydro" đang có xu hướng phát triển, trong đó nhiên liệu hydro nén sẽ trở thành nguồn năng lượng phổ biến như xăng, và xe chạy bằng pin nhiên liệu sẽ thay thế cho động cơ đốt và xe điện trong vận tải hỗn hợp.

Tuy nhiên, hiện nay Úc đang phải sử dụng than nâu để sản xuất hydro. Cách này gây ô nhiễm vì cần tới 160 tấn than để sản xuất ba tấn hydro lỏng, và thải ra 100 tấn carbon dioxide.

Cách làm "xanh" để tạo ra hydro là tách nó ra khỏi nước bằng phương pháp điện phân. Các nhà khoa học cho biết, chỉ cần cho nước vào một bình chứa có một cặp điện cực trong đó, và cấp nguồn. Oxy tập hợp ở cực dương, hydro ở cực âm và nếu năng lượng điện sử dụng trong quá trình này được tạo ra bền vững, thì đã có một lượng hydro xanh đúng cách.

Vấn đề là từ trước đến nay, việc tách nước rất tốn kém và không hiệu quả, khiến cho hydro "xanh" khó có thể cạnh tranh với hydro "nâu" hay hiện tại là xăng. Tất cả những gì phát triển gần đây của nhóm nghiên cứu kết hợp từ ba trường đại học lớn của Úc - Đại học New South Wales (UNSW), Đại học Griffith và Đại học Swinburne - là một điều thú vị và đầy ý nghĩa.

Trong một bài báo đăng trên tạp chíNature Communications, nhóm nghiên cứu cho biết họ đã tìm cách thay thế bạch kim đắt tiền trên chất xúc tác carbon bằng cách sử dụng "chất xúc tác hạt nano Janus ở lớp phân giới giữa oxit sắt-niken" và kết quả mạch có thể tách nước với hiệu quả năng lượng cao nhất được ghi nhận cho đến nay là 83,7%.

Giáo sư Chuan Zhao, Đại học Hóa học thuộc UNSW cho biết: "Những gì chúng tôi làm là phủ các điện cực với chất xúc tác để giảm mức tiêu thụ năng lượng. Ở trên chất xúc tác này có một lớp phân giới quy mô nano nhỏ, nơi sắt và niken gặp nhau ở cấp độ nguyên tử để tách nước. Đây là nơi hydro có thể được tách ra khỏi oxy và được thu giữ làm nhiên liệu và oxy có thể được giải phóng dưới dạng chất thải thân thiện với môi trường".

Giáo sư Chuan Zhao nói thêm: "Lớp phân giới nano về cơ bản thay đổi tính chất của các vật liệu này. Kết quả của chúng tôi cho thấy chất xúc tác sắt-niken có thể hoạt động như chất bạch kim để tạo ra hydro. Một lợi ích nữa là điện cực sắt-niken có thể xúc tác cho cả quá trình tạo hydro và oxy. Do đó, chúng ta không chỉ có thể cắt giảm chi phí sản xuất bằng cách sử dụng các nguyên tố dồi dào của trái đất, mà còn cả chi phí sản xuất một chất xúc tác thay vì hai".

Vẫn còn phải xem sự phát triển này có thể ảnh hưởng đến chi phí sản xuất hydro ở quy mô lớn như thế nào, nhưng Giáo sư Zhao rất lạc quan: "Chúng ta đã nói về nền kinh tế hydro từ lâu, nhưng lần này có vẻ như nó thực sự đang đến".

Theo HOÀNG DƯƠNG/NDĐT