Cây xương rồng truyền cảm hứng sản xuất hydro hiệu quả về chi phí

Cây xương rồng truyền cảm hứng sản xuất hydro hiệu quả về chi phí

    Hơn 100 năm trước, các nhà khoa học đã khám phá ra cách biến nước thành khí hydro—một loại năng lượng xanh rất được ưa chuộng và được mệnh danh là "nhiên liệu của tương lai".

    Cây xương rồng truyền cảm hứng sản xuất hydro hiệu quả về chi phí

    Bất chấp bước đột phá này, hydro vẫn chưa được coi là nguồn nhiên liệu chính. Việc phân hủy nước thành hydro có thể không hiệu quả và tốn kém và quá trình chuyển đổi, được gọi là điện phân, vẫn chưa hoàn thiện.

    Giờ đây, các kỹ sư tại Đại học Texas ở El Paso đã đề xuất một vật liệu dựa trên niken, chi phí thấp để giúp phân tách nước rẻ hơn và hiệu quả hơn. Nguồn cảm hứng của họ? Một loài mọng nước sa mạc được gọi là  . Vật liệu này được mô tả trong một bài báo mới trên tạp chí Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS .

    “Đây là thiết kế lấy cảm hứng từ thiên nhiên trong phòng thí nghiệm,” Giáo sư Kỹ thuật Cơ khí UTEP Ramana Chintalapalle, Ph.D., người đứng đầu nghiên cứu cho biết. "Bạn có loại cây này với bề mặt rộng có thể hấp thụ độ ẩm và tồn tại trong môi trường khắc nghiệt. Chúng tôi nghĩ, 'Làm thế nào chúng ta có thể kết hợp điều này vào nghiên cứu của mình?'"

    vấn đề hydro

    Điện phân là quá trình tách nước bằng điện và chất xúc tác điện—một vật liệu làm tăng tốc bất kỳ phản ứng hóa học nào. Các kỹ thuật tách nước hiện nay chủ yếu dựa vào bạch kim làm chất xúc tác, chất xúc tác này có những hạn chế.

    Chintalapalle giải thích: “Bạch kim là vật liệu chủ yếu được sử dụng để giúp tách nước, nhưng nó rất đắt – đắt hơn cả vàng – và việc sử dụng nó trên quy mô lớn là không khả thi vì giá của nó”. "Chúng tôi cần một chất xúc tác khả thi về mặt kinh tế hơn để mọi quốc gia có thể sử dụng hydro một cách hợp lý."

    Một giải pháp gai góc

    Navid Attarzadeh lần đầu tiên chú ý đến cây xương rồng lê gai khi đi bộ đến phòng thí nghiệm của Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Tiên tiến của UTEP. Nhóm nghiên cứu đã khám phá niken như một chất xúc tác thay thế cho bạch kim, một kim loại có nhiều trên Trái đất và rẻ hơn 1.000 lần so với bạch kim.

    Tuy nhiên, niken không nhanh và hiệu quả trong việc phân hủy nước thành hydro.

    Attarzadeh, nghiên cứu sinh tiến sĩ về khoa học và kỹ thuật môi trường, cho biết: “Ngày nào tôi cũng đi qua cùng một loại cây này. "Và tôi bắt đầu kết nối nó với vấn đề chất xúc tác của chúng tôi. Điều khiến tôi chú ý là lá và quả to như thế nào so với các loại cây sa mạc khác; quả lê gai có diện tích bề mặt phi thường."

    Đó là khi Attarzadeh nảy ra một ý tưởng. Điều gì sẽ xảy ra nếu họ thiết kế một chất xúc tác dựa trên niken 3D có hình dạng của cây xương rồng lê gai? Diện tích bề mặt lớn hơn có thể chứa nhiều phản ứng điện hóa hơn—tạo ra nhiều  hơn so với niken thông thường.

    Nhóm đã nhanh chóng thiết kế cấu trúc ở cấp độ nano—không thể nhìn thấy bằng mắt người—và đưa nó vào thử nghiệm.

    Chintalapalle cho biết: “Chúng tôi đã thử nghiệm khả năng tách nước của chất xúc tác nhiều lần và có kết quả tốt.

    Ông nói thêm rằng đây là một khám phá cơ bản và quá trình này cần được hoàn thiện thêm, nhưng đó là một bước đi đúng hướng.

    Chintalapalle cho biết : “Khí hydro có thể biến đổi công nghệ năng lượng cho đất nước chúng ta—mà không tạo ra  ”. "  của chúng ta có thể được loại bỏ; chúng ta cần tiếp tục theo đuổi điều này."

    Zalo
    Hotline