Các nhà khoa học phát hiện chất xúc tác giá rẻ, hiệu suất cao cho hydro xanh

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Northwestern, phối hợp cùng Viện Nghiên cứu Toyota, đã phát hiện một chất xúc tác mới có thể làm giảm đáng kể chi phí sản xuất hydro xanh. Sử dụng “thư viện khổng lồ” các hạt nano (megalibrary), nhóm nghiên cứu đã tìm ra một vật liệu không chỉ sánh ngang mà trong một số trường hợp còn vượt trội hơn iridi – kim loại quý hiếm và cực kỳ đắt đỏ hiện đang là tiêu chuẩn vàng cho phản ứng điện phân nước.

Iridi, có giá gần 5.000 USD mỗi ounce và chỉ được khai thác như sản phẩm phụ của quá trình khai thác bạch kim, là thách thức lớn cho việc mở rộng năng lượng hydro. Ngược lại, vật liệu mới được tạo thành từ các kim loại phổ biến, rẻ tiền như rutheni, coban, mangan và crôm. Trong thử nghiệm, hợp chất tối ưu (Ru₅₂Co₃₃Mn₉Cr₆ oxide) cho thấy hoạt tính cao hơn chất xúc tác dựa trên iridi và ổn định trong thời gian dài, vận hành hơn 1.000 giờ trong môi trường axit khắc nghiệt. Đặc biệt, chi phí của nó chỉ bằng khoảng 1/16 so với iridi.

Đột phá này đạt được nhờ nền tảng megalibrary – được coi là “nhà máy dữ liệu” vật liệu nano đầu tiên trên thế giới. Mỗi chip chứa hàng triệu hạt nano với thành phần đa dạng, cho phép sàng lọc nhanh chóng ở quy mô chưa từng có. Phương pháp này giúp rút ngắn quá trình vốn mất nhiều năm xuống chỉ còn một buổi chiều.

Ngoài tác động trực tiếp trong việc giảm giá thành hydro, phương pháp megalibrary còn mở ra triển vọng rộng lớn cho khoa học vật liệu. Bằng cách tạo ra kho dữ liệu khổng lồ, nền tảng này cho phép ứng dụng trí tuệ nhân tạo và học máy để tăng tốc khám phá trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ năng lượng sạch, pin, đến y sinh và quang học tiên tiến.

Kết quả nghiên cứu được công bố ngày 19/8/2025 trên Journal of the American Chemical Society, với sự hỗ trợ từ Viện Nghiên cứu Toyota, Mattiq, Văn phòng Nghiên cứu Quân đội Mỹ, BioMADE và Không quân Mỹ.