Nghiên cứu tạo nhiên liệu hydro từ nước

Sử dụng phản ứng điện phân trong môi trường axit có xúc tác, nhóm nhà khoa học Đại học Tài nguyên Môi trường TP HCM tìm cách tạo ra nhiên liệu hydro từ nước.

TS Huỳnh Thiên Tài tại phòng thí nghiệm hóa, Đại học Tài nguyên Môi trường TP HCM.

Nghiên cứu được TS Huỳnh Thiên Tài, TS Phạm Quốc Hậu và PGS.TS Huỳnh Quyền thực hiện và công bố trên tạp chí Chemical Communications tháng 12/2022. Đây là nghiên cứu cơ bản hướng đến việc tạo ra nhiên liệu hydro "xanh" vốn được giới khoa học coi là nguồn năng lượng sạch, giảm thiểu khí ô nhiễm môi trường, sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp, giao thông vận tải.

Nhóm nghiên cứu đã hình thành quy trình tạo hydro từ nước sử dụng xúc tác là vật liệu lưỡng kim có cấu trúc nano MoPt (molybden – platin) được gắn trên chất nền Ti0.9Ir0.1O2-C (composite của titan dioxit pha tạp iridi với cacbon) trong môi trường axit với ba bước phản ứng cơ bản. Đầu tiên các ion hydroni được hấp phụ trên bề mặt Pt và kết hợp với một electron để tạo ra các nguyên tử hydro bị hấp phụ. Ở bước thứ hai, sự di chuyển của các nguyên tử H bị hấp phụ đó từ Pt đến bề mặt Ti0.9Ir0.1O2-C thông qua hiệu ứng "lan tỏa hydro". Cuối cùng, các nguyên tử H bị hấp phụ được hợp nhất một ion hydroni khác và một electron dẫn đến giải phóng khí hydro.

TS Huỳnh Thiên Tài, Trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết việc sản xuất nhiên liệu hydro được giới khoa học tập trung nghiên cứu quá trình điện phân nước sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Đây là phương pháp thân thiện nhất với môi trường, được dự báo là xu hướng chính trong sản xuất hydro cho các ngành công nghiệp và nhiên liệu trong tương lai.

Trước đây, công nghệ truyền thống trong sản xuất nhiên liệu hydro từ khí tự nhiên chiếm khoảng 48%, 30% từ dầu nặng và naphtha, 18% từ than đá. Tuy nhiên, nhiên liệu hóa thạch là nguồn nhiên liệu có trữ lượng giới hạn và sẽ cạn kiệt trong vài thập kỷ tới. Việc khai thác nguồn năng lượng hóa thạch gây ô nhiễm môi trường cũng như ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người.

Gần đây, nhiều nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả của việc ứng dụng quá trình xúc tác quang hóa để sản xuất hydro từ nước cho thấy đây là hướng đi tiềm năng. Theo TS Tài, việc sản xuất hydro bằng phản ứng tách nước đang nổi lên như một xu hướng bền vững và tiềm năng để chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên, đây là nghiên cứu cơ bản, cần có các công trình phát triển công nghệ tạo ra sản phẩm ứng dụng mới tính toán chính xác được hiệu suất tạo ra hydro cụ thể.

Vnexpress