Các nhà khoa học ở Hàn Quốc tăng cường hiệu quả sản xuất H2 xanh
Điểm nổi bật:
Các nhà khoa học phát triển một chất xúc tác có thể cho phép sản xuất hydro thương mại tại chỗ từ quá trình tách nước, một yếu tố thay đổi cuộc chơi trong năng lượng xanh.
Đã sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong hơn một thế kỷ cho hầu hết mọi thứ, nhân loại đã gây ra một cuộc khủng hoảng khí hậu. Giờ đây, chỉ thị là phải đạt được mức phát thải ròng bằng không hoặc mức độ trung tính carbon vào năm 2050.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Pusan, Hàn Quốc, do Giáo sư Kandasamy Prabakar đứng đầu, đã phát triển một phương pháp thiết kế một chất xúc tác điện mới có thể loại bỏ các vấn đề về hiệu quả trong sản xuất hydro xanh thông qua điện phân.
Công việc của họ đã được cung cấp trực tuyến vào ngày 6 tháng 4 năm 2021 và sẽ được xuất bản trong ấn bản tháng 9 năm 2021 của Tập 292 của Xúc tác Ứng dụng B: Môi trường.
Nền kinh tế hydro là một cách mà một thế giới trung hòa cacbon có thể phát triển mạnh mẽ. Hiện nay, cách đơn giản nhất để sản xuất nhiên liệu hydro là tách nước điện hóa: chạy điện qua nước với sự có mặt của chất xúc tác (chất tăng cường phản ứng) để tạo ra hydro và oxy.
Tuy nhiên, phản ứng này diễn ra rất chậm, đòi hỏi các điều kiện chuyên biệt và chất xúc tác kim loại quý, và nói chung là đắt tiền. Do đó, việc đạt được sản lượng hydro xanh cao theo cách tiết kiệm năng lượng với chi phí thấp là một thách thức. Nghiên cứu mới cố gắng giải quyết những vấn đề này.
“Ngày nay, 90% hydro được sản xuất từ quá trình cải cách hơi nước thải khí nhà kính vào khí quyển. Trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đã phát triển một chất xúc tác điện ổn định dựa trên kim loại phi quý trên một giá đỡ polyme có thể sản xuất hiệu quả hydro và oxy từ nước với chi phí thấp từ các phốt phát kim loại chuyển tiếp, ”GS Prabakar nói.
Nhóm của Giáo sư Prabakar đã chế tạo máy điện phân này bằng cách lắng đọng các ion coban và mangan, với tỷ lệ khác nhau, trên một mảng dây nano Polyaniline (PANI) bằng cách sử dụng một quy trình thủy nhiệt đơn giản. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ Co / Mn, chúng đã đạt được diện tích bề mặt tổng thể cao cho các phản ứng xảy ra, và kết hợp với khả năng dẫn điện tử cao của dây nano PANI, sự truyền điện tích và khối lượng nhanh hơn được tạo điều kiện thuận lợi trên bề mặt chất xúc tác này. Phốt phát lưỡng kim loại cũng cung cấp hoạt động điện xúc tác hai chức năng để sản xuất đồng thời oxy và hydro.
Trong các thí nghiệm để kiểm tra hiệu suất của chất xúc tác này, họ phát hiện ra rằng hình thái của nó làm giảm đáng kể điện thế phản ứng, do đó cải thiện hiệu suất điện áp của hệ thống. Như một minh chứng cho độ bền, ngay cả sau 40 giờ sản xuất hydro liên tục ở 100 mA / cm2, hiệu suất của nó vẫn ổn định. Và có thể tách nước ở điện áp đầu vào thấp chỉ 1,54V.
Ngoài những ưu điểm này, là chi phí thấp của các kim loại chuyển tiếp. Thật vậy, hệ thống có thể được mở rộng và điều chỉnh để ứng dụng cho vô số cài đặt. Nói về các ứng dụng có thể có trong tương lai, GS Prabakar giải thích, “Các thiết bị tách nước sử dụng công nghệ này có thể được lắp đặt ngay tại nơi cần nhiên liệu hydro và có thể hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng đầu vào thấp hoặc nguồn năng lượng tái tạo hoàn toàn. Ví dụ, chúng ta có thể sản xuất hydro tại nhà để nấu ăn và sưởi ấm bằng cách sử dụng tấm pin mặt trời. Bằng cách này, chúng ta có thể đạt được độ trung tính carbon tốt trước năm 2050 ”.
Hydro xanh đang ngày càng được xây dựng như một loại nhiên liệu sạch lý tưởng cho một ngày mai trung hòa carbon, nhưng một số người cho rằng nó không phải là sự thay thế khả thi cho việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong ô tô hoặc hệ thống sưởi ấm trong nước. Các nhà khoa học Đức đã phát hiện ra rằng mặc dù hydro xanh, với vai trò là chất mang năng lượng, có thể đóng vai trò trung tâm trong việc tái cấu trúc ngành năng lượng của chúng ta theo hướng trung hòa với khí hậu, nhưng sẽ là sai lầm, ít nhất là trong trung hạn, sử dụng khí đốt và e - Nhiên liệu làm từ nó để lái ô tô.
