Chất xúc tác mới thúc đẩy sản xuất hydrogen tiết kiệm năng lượng qua điện phân hỗ trợ hydrazine
Ngày 5 tháng 1 năm 2026
Các nhà khoa học đã phát triển một chất xúc tác hai chức năng mới giúp cải thiện hiệu quả sản xuất hydrogen thông qua quá trình điện phân nước hỗ trợ hydrazine, mở ra hướng tạo hydrogen với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với điện phân nước thông thường.
Nghiên cứu này tổng hợp chất xúc tác nano Co₉S₈ được đồng pha tạp sắt (Fe) và phốt pho (P), tạo thành cấu trúc dạng “nanocoral” với khả năng tối ưu hóa cả phản ứng tạo hydrogen (HER) và phản ứng oxy hóa hydrazine (HzOR) ở mật độ dòng lớn, tương đương điều kiện công nghiệp.
Phân tích lý thuyết và thực nghiệm cho thấy việc đồng pha tạp Fe và P làm thay đổi cấu trúc điện tử của Co₉S₈, giảm rào cản phân tách nước và tối ưu hóa năng lượng hấp phụ/desorption cho HER, đồng thời tăng tốc phản ứng khử proton trong quá trình oxy hóa hydrazine. Khi tích hợp vào bộ điện phân màng trao đổi anion (AEMWE), chất xúc tác đạt hiệu suất cao với điện áp tế bào rất thấp ở mật độ dòng ±500 mA/cm², thấp hơn đáng kể so với điện phân nước truyền thống.
Một điểm nổi bật khác là khả năng sử dụng nước chứa hydrazine từ nước thải công nghiệp làm nguyên liệu. Trong quá trình điện phân, hydrazine được oxy hóa thành khí nitơ, đồng thời hydrogen được sinh ra với hiệu quả năng lượng cao. Nghiên cứu đã chứng minh rằng lượng hydrazine trong nước thải có thể giảm xuống mức gần như không có (khoảng 7 phần tỷ) sau khi xử lý.
Kết quả này nhấn mạnh tiềm năng thực tế của chất xúc tác Fe, P‑Co₉S₈ không chỉ trong sản xuất hydrogen tiết kiệm năng lượng mà còn trong giải quyết ô nhiễm hydrazine trong nước thải, mở ra hướng kết hợp đồng thời xử lý môi trường và tạo nhiên liệu sạch.
Nguồn: Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.202524807
