Các nhà nghiên cứu tại Hàn Quốc đã phát triển một chất xúc tác kim loại lỏng tiên tiến kết hợp selen (Se) để tăng hiệu quả sản xuất hydro ngọc lam.
Phát triển chất xúc tác kim loại nóng chảy được thúc đẩy bởi selen với hoạt động được cải thiện và hiệu quả sản xuất hydro. Tín dụng: Viện nghiên cứu công nghệ hóa học Hàn Quốc (KRICT)
Hydro ngọc lam được tạo ra thông qua quá trình nhiệt phân mêtan (CH₄), sản xuất ra hydro trong khi tạo ra cacbon rắn làm sản phẩm phụ, mà không thải ra carbon dioxide (CO₂).
Một nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Seung Ju Han tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Hóa học Hàn Quốc (KRICT) dẫn đầu đã giới thiệu chất xúc tác kim loại nóng chảy được pha tạp selen (NiBi, CuBi) để tăng đáng kể hiệu suất nhiệt phân mêtan. Công nghệ này chứng minh tỷ lệ chuyển đổi mêtan cao và hiệu suất chất xúc tác ổn định, mở đường cho sản xuất hydro sạch bền vững. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Applied Catalysis B: Environment and Energy.
Nhiệt phân mêtan là phương pháp sản xuất hydro thân thiện với môi trường đầy hứa hẹn, vì nó tạo ra carbon rắn thay vì khí thải CO₂. Tuy nhiên, các phương pháp hiện tại phải đối mặt với những thách thức, chẳng hạn như yêu cầu nhiệt độ cực cao hoặc bị mất hoạt tính chất xúc tác do lắng đọng carbon trên chất xúc tác rắn.
Để giải quyết những thách thức này, nhóm nghiên cứu đã phát triển chất xúc tác kim loại nóng chảy ba thành phần kết hợp selen, giúp tăng cường hoạt động của chất xúc tác và kiểm soát sự hình thành bọt trong quá trình phản ứng.
Không giống như chất xúc tác rắn thông thường, chất xúc tác kim loại nóng chảy vẫn ở trạng thái lỏng, cho phép tách hiệu quả các sản phẩm phụ của cacbon và đảm bảo phản ứng ổn định lâu dài.
Việc bổ sung selen làm giảm sức căng bề mặt, tối đa hóa diện tích tiếp xúc giữa khí phản ứng và chất xúc tác, dẫn đến tăng hiệu quả sản xuất hydro.
Selen cũng làm giảm năng lượng hoạt hóa cần thiết cho quá trình chuyển đổi mêtan, do đó cải thiện hiệu suất xúc tác. Đáng chú ý, selen thúc đẩy sự tiếp xúc bề mặt của các vị trí hoạt động của niken, tăng cường hiệu quả phân hủy mêtan hơn nữa.
Việc bổ sung selen làm giảm sức căng bề mặt của chất xúc tác gốc NiBi khoảng 19%, dẫn đến các bong bóng nhỏ hơn và tăng diện tích tiếp xúc của chất xúc tác, cải thiện đáng kể hiệu quả phản ứng. Các chất xúc tác ba thành phần được thúc đẩy bởi selen mới được phát triển (NiBiSe, CuBiSe) đạt được hiệu suất chuyển đổi metan thành hydro cải thiện lần lượt là 36,3% và 20,5% so với chất xúc tác thông thường.
Đáng chú ý, chất xúc tác NiBiSe duy trì hiệu suất ổn định trong hơn 100 giờ, chứng tỏ tính ổn định lâu dài đặc biệt.
Nhóm nghiên cứu tin rằng công nghệ đột phá này có tiềm năng thúc đẩy thương mại hóa sản xuất hydro sạch. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu quả quy trình hơn nữa và hướng đến mục tiêu triển khai thương mại vào năm 2030.
Các nhà nghiên cứu tuyên bố: "Nghiên cứu này khắc phục được những hạn chế chính của các công nghệ sản xuất hydro ngọc lam hiện có và dự kiến sẽ đóng góp đáng kể vào mục tiêu đạt được mức trung hòa carbon".
Tiến sĩ Yeong-Kuk Lee, Chủ tịch KRICT, cho biết thêm: "Công nghệ này là một cải tiến cốt lõi để sản xuất hydro ngọc lam không chứa carbon và sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thương mại hóa công nghệ này".
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
