Các nhà khoa học giới thiệu phương pháp có thể mở rộng quy mô để chiết xuất hydro hiệu quả từ nước biển
Các phương pháp thông thường phải đối mặt với một số thách thức, chủ yếu là ăn mòn và suy giảm hiệu suất.
Điện cực được chế tạo riêng này khắc phục được nhiều thách thức bằng cách tạo ra một môi trường vi mô bảo vệ.
Các nhà khoa học đã giới thiệu một phương pháp mới có thể chiết xuất hydro hiệu quả từ nước biển. Được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Sharjah, phương pháp này cung cấp một cách sạch để lấy hydro trực tiếp từ nước biển mà không cần khử muối. Phương pháp này có thể hiệu quả đối với các vùng ven biển khô cằn.
Điện cực nhiều lớp được thiết kế trong môi trường vi mô của họ chống lại sự ăn mòn và suy giảm hiệu suất thường do các ion clorua gây ra trong quá trình điện phân nước biển truyền thống.
Trong thí nghiệm của mình, các nhà nghiên cứu đã chiết xuất thành công hydro mà không cần loại bỏ muối khoáng có trong nước biển hoặc thêm bất kỳ hóa chất nào.
Tích hợp chiến lược cacbonat
Được công bố trên tạp chí Small, nghiên cứu này sử dụng tích hợp chiến lược của các vị trí bazơ Lewis cacbonat (CO₃2⁻) được neo trên một lớp Cobalt hydroxit kép (Co LDH) được nhúng trong một cấu trúc nano NiBOx được hỗ trợ bởi một mảng vi mô Ni(OH)₂/NF.
Nhóm nghiên cứu đã tiết lộ rằng việc kết hợp bo vào ma trận Ni-OOH sẽ tạo thành một lớp màng metaborat bảo vệ, ngăn chặn sự hòa tan kim loại và hình thành oxit không dẫn điện, do đó tăng cường khả năng chống ăn mòn của bộ thu dòng điện trong điều kiện nước biển mặn.
"Chúng tôi đã phát triển một điện cực mới, nhiều lớp có thể chiết xuất hydro trực tiếp từ nước biển một cách hiệu quả và bền vững. Các phương pháp truyền thống phải đối mặt với nhiều vấn đề, chủ yếu là sự ăn mòn và suy giảm hiệu suất do các ion clorua trong nước biển gây ra", Tiến sĩ Tanveer Ul Haq, Trợ lý Giáo sư tại Khoa Hóa học thuộc Đại học Sharjah và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết.
Điện cực được chế tạo riêng vượt qua nhiều thách thức
Điện cực được chế tạo riêng vượt qua nhiều thách thức bằng cách tạo ra một môi trường vi mô bảo vệ và phản ứng giúp tăng hiệu suất trong khi vẫn chống lại hư hỏng.
Thiết kế anode tiên tiến mới của các nhà nghiên cứu đạt được mật độ dòng điện khả thi trong công nghiệp là 1,0 A cm⁻2 ở 1,65 V trong điều kiện tiêu chuẩn, đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới sản xuất hydro có thể mở rộng quy mô, không cần khử muối trực tiếp từ nước biển.
Các nhà nghiên cứu trong nghiên cứu cho biết: "Cơ sở Lewis CO₃2⁻ được chức năng hóa cộng hóa trị trên các vị trí Co-active, thiết lập một tương tác động liên tục phân tách các phân tử nước trong khi cô lập các ion H⁺, tạo ra một môi trường vi mô có tính axit cục bộ".
"Sự axit hóa này làm tăng động học OER và bảo vệ chống lại sự tấn công của clorua và sự hình thành kết tủa, giải quyết các rào cản chính về độ ổn định và hiệu quả trong quá trình điện phân nước biển trực tiếp".
Bằng cách loại bỏ nhu cầu về nước ngọt và khử muối tiêu tốn nhiều năng lượng, công nghệ này có thể cho phép xây dựng các trang trại hydro chạy bằng năng lượng mặt trời ở các vùng ven biển khô cằn như UAE, nơi nước biển và ánh sáng mặt trời dồi dào nhưng nước ngọt lại khan hiếm. Nếu được mở rộng quy mô hợp lý, hệ thống này có thể giúp sản xuất dễ dàng hơn lượng lớn 'hydro xanh', được tạo ra thông qua quá trình điện phân bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo, theo báo cáo của Engineering & Technology.
Yousef Haik, Giáo sư Kỹ thuật Cơ khí và Hạt nhân tại Đại học Sharjah và là tác giả liên hệ của nghiên cứu, tuyên bố rằng hệ thống mới tạo ra hydro với tốc độ phù hợp với công nghiệp—1 ampe trên một centimet vuông—với lượng năng lượng đầu vào thấp.
