Cách tạo ra hydro trực tiếp từ nước biển mà không cần khử muối

Cách tạo ra hydro trực tiếp từ nước biển mà không cần khử muối

    Cách tạo ra hydro trực tiếp từ nước biển mà không cần khử muối
    bởi Đại học RMIT

    How to make hydrogen straight from seawater—no desalination required


    Minh họa quá trình tổng hợp N-NiMo3P xốp và quá trình điện hóa phân tách nước biển. Các tấm xốp của N-NiMo3P, do có diện tích bề mặt lớn với nhiều vị trí hoạt động và lỗ xốp, dẫn đến khả năng vận chuyển khối lượng lớn tốt hơn, mang lại hiệu suất điện hóa vượt trội trong chất điện phân nước biển. Lưu ý: mô hình que bi đang trình bày cấu trúc cơ bản của oxit và phốtphua chứ không phải hóa học bề mặt của tấm. Ảnh: Nhỏ (2023). DOI: 10.1002/smll.202207310


    Các nhà nghiên cứu đã phát triển một cách rẻ hơn và tiết kiệm năng lượng hơn để sản xuất hydro trực tiếp từ nước biển, trong một bước quan trọng hướng tới ngành công nghiệp hydro xanh thực sự khả thi.

    Phương pháp mới của các nhà nghiên cứu Đại học RMIT tách nước biển trực tiếp thành hydro và oxy—bỏ qua nhu cầu khử muối và chi phí liên quan, mức tiêu thụ năng lượng và khí thải carbon.

    Hydro từ lâu đã được quảng cáo là nhiên liệu sạch trong tương lai và là giải pháp tiềm năng cho những thách thức quan trọng về năng lượng, đặc biệt là đối với các ngành khó khử cacbon hơn như sản xuất, hàng không và vận chuyển.

    Hầu như toàn bộ hydro trên thế giới hiện nay đều đến từ nhiên liệu hóa thạch và việc sản xuất nhiên liệu này thải ra khoảng 830 triệu tấn carbon dioxide mỗi năm, tương đương với lượng khí thải hàng năm của Vương quốc Anh và Indonesia cộng lại.

    Nhưng hydro "xanh" không phát thải, được tạo ra bằng cách tách nước, đắt đến mức phần lớn không khả thi về mặt thương mại và chỉ chiếm 1% tổng sản lượng hydro trên toàn cầu.

    Trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Nasir Mahmood, Nghiên cứu viên cấp cao của Phó hiệu trưởng tại RMIT, cho biết quy trình sản xuất hydro xanh vừa tốn kém vừa phụ thuộc vào nước ngọt hoặc nước khử muối.

    Mahmood cho biết: "Chúng tôi biết rằng hydro có tiềm năng to lớn như một nguồn năng lượng sạch, đặc biệt đối với nhiều ngành công nghiệp không thể dễ dàng chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo".

    "Nhưng để thực sự bền vững, hydro mà chúng ta sử dụng phải 100% không có carbon trong toàn bộ vòng đời sản xuất và không được cắt giảm nguồn dự trữ nước ngọt quý giá của thế giới.

    "Phương pháp sản xuất hydro trực tiếp từ nước biển của chúng tôi rất đơn giản, có thể mở rộng và tiết kiệm chi phí hơn nhiều so với bất kỳ phương pháp hydro xanh nào hiện có trên thị trường.

    "Với sự phát triển hơn nữa, chúng tôi hy vọng điều này có thể thúc đẩy việc thành lập một ngành công nghiệp hydro xanh đang phát triển mạnh ở Úc."

    Đơn xin cấp bằng sáng chế tạm thời đã được nộp cho phương pháp mới, được trình bày chi tiết trong một nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm được đăng trên tạp chí Small.

    Chia nhỏ sự khác biệt: Chất xúc tác cho nước biển
    Để tạo ra hydro xanh, một máy điện phân được sử dụng để truyền một dòng điện qua nước để phân tách nước thành các nguyên tố cấu thành gồm hydro và oxy.

    Những máy điện phân này hiện đang sử dụng chất xúc tác đắt tiền và tiêu tốn nhiều năng lượng và nước; có thể mất khoảng chín lít để tạo ra một kg hydro. Chúng cũng thải ra chất độc hại—không phải carbon dioxide, mà là clo.

    "Rào cản lớn nhất với việc sử dụng nước biển là clo, có thể được sản xuất như một sản phẩm phụ. Nếu chúng ta đáp ứng nhu cầu hydro của thế giới mà không giải quyết vấn đề này trước, chúng ta sẽ sản xuất 240 triệu tấn clo mỗi năm— gấp ba đến bốn lần lượng clo mà thế giới cần. Không có lý do gì để thay thế hydro được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch bằng sản xuất hydro có thể gây hại cho môi trường của chúng ta theo một cách khác", Mahmood nói.

    "Quy trình của chúng tôi không chỉ loại bỏ carbon dioxide mà còn không tạo ra clo."

    Phương pháp mới do một nhóm trong nhóm nghiên cứu Vật liệu đa ngành cho Năng lượng sạch và Môi trường (MC2E) tại RMIT nghĩ ra, sử dụng một loại chất xúc tác đặc biệt được phát triển để hoạt động cụ thể với nước biển.

    Nghiên cứu, với Ph.D. ứng cử viên Suraj Loomba, tập trung vào việc sản xuất các chất xúc tác ổn định, hiệu quả cao, có thể được sản xuất với chi phí hiệu quả.

    Mahmood cho biết: “Những chất xúc tác mới này tiêu tốn rất ít năng lượng để vận hành và có thể được sử dụng ở nhiệt độ phòng.

    "Mặc dù các chất xúc tác thử nghiệm khác đã được phát triển để phân tách nước biển, nhưng chúng rất phức tạp và khó mở rộng quy mô.

    Loomba cho biết: “Cách tiếp cận của chúng tôi tập trung vào việc thay đổi tính chất hóa học bên trong của chất xúc tác thông qua một phương pháp đơn giản, giúp chúng tương đối dễ sản xuất ở quy mô lớn để có thể dễ dàng tổng hợp ở quy mô công nghiệp”.

    Mahmood cho biết công nghệ này hứa hẹn sẽ giảm đáng kể chi phí của máy điện phân—đủ để đáp ứng mục tiêu của Chính phủ Úc về sản xuất hydro xanh là $2/kg, để làm cho nó cạnh tranh với hydro có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch.

    Các nhà nghiên cứu tại RMIT đang làm việc với các đối tác trong ngành để phát triển các khía cạnh của công nghệ này.

    Giai đoạn tiếp theo trong nghiên cứu là phát triển một nguyên mẫu máy điện phân kết hợp một loạt các chất xúc tác để tạo ra một lượng lớn hydro.

    Zalo
    Hotline