Biến gỉ sắt thành nhiên liệu: Nhật Bản phát triển chất xúc tác mới cho lưu trữ hydro
Một nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm Vật liệu Nano Kiến trúc (MANA), Nhật Bản vừa công bố một loại chất xúc tác mới làm từ gỉ sắt (green rust), mở ra giải pháp tiết kiệm và bền vững cho lưu trữ hydro. Đây được coi là một bước đột phá có thể thay đổi cục diện nền kinh tế hydro toàn cầu.
Từ gỉ sắt thành chất xúc tác
Dưới sự dẫn dắt của tiến sĩ Yusuke Ide, nhóm nghiên cứu đã xử lý gỉ sắt bằng dung dịch đồng chloride để tạo ra các cụm nano oxit đồng ở rìa hạt vật liệu. Chính các cụm nano này đóng vai trò là điểm xúc tác hoạt động cao, phân giải natri borohydride (SBH) để giải phóng hydro.
Đặc biệt, gỉ sắt còn có khả năng hấp thụ ánh sáng và truyền năng lượng đến cụm oxit đồng, giúp gia tăng hiệu suất phản ứng. Đây là ưu thế nổi bật so với nhiều loại chất xúc tác hiện có.
Hiệu suất vượt cả kim loại quý
Từ trước đến nay, bạch kim và các kim loại quý vẫn được xem là tiêu chuẩn vàng cho chất xúc tác hydro. Tuy nhiên, chi phí cao và nguồn cung hạn chế đã kìm hãm sự mở rộng ứng dụng.
Chất xúc tác mới từ gỉ sắt đạt tốc độ phản ứng tương đương hoặc vượt bạch kim, hoạt động ổn định ở nhiệt độ phòng, và duy trì hiệu quả qua nhiều chu kỳ thử nghiệm. Đây là những yếu tố then chốt để tiến tới ứng dụng công nghiệp.
Ý nghĩa quan trọng
-
Giảm mạnh chi phí – Sắt và đồng rẻ, phổ biến và bền vững hơn nhiều so với kim loại quý.
-
Lưu trữ hydro an toàn – SBH là chất rắn, có thể giải phóng hydro khi cần, phù hợp cho vận chuyển và lưu trữ.
-
Vận hành ở nhiệt độ thường – Không cần hệ thống gia nhiệt phức tạp, tiết kiệm năng lượng.
-
Ứng dụng di động – Có thể dùng cho ô tô, tàu thủy, hệ thống hydro di động, hỗ trợ giao thông xanh.
Thách thức còn tồn tại
-
Quy mô công nghiệp: Cần kiểm chứng hiệu suất khi mở rộng sản xuất.
-
Độ bền dài hạn: Cần thêm dữ liệu thực nghiệm trong môi trường khắc nghiệt.
-
Tích hợp hệ thống: Việc kết hợp SBH + xúc tác gỉ sắt vào hạ tầng hydro hiện nay cần nghiên cứu thêm.
Tác động đối với châu Á và Việt Nam
Đột phá này cho thấy vật liệu giá rẻ cũng có thể mở đường cho công nghệ hydro bền vững. Với các quốc gia như Việt Nam, nơi đang thúc đẩy chiến lược năng lượng tái tạo và hydro, đây là cơ hội hợp tác nghiên cứu hoặc ứng dụng thí điểm.
Nếu tận dụng được nguồn vật liệu phổ biến và công nghệ chi phí thấp, Việt Nam có thể đẩy nhanh quá trình xây dựng hạ tầng hydro, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu, và tiến gần hơn đến mục tiêu phát triển xanh.
