Công nghệ nước biển thành hydro tạo ra một loại H2 mới, màu xanh lam Khai thác các đại dương sâu thẳm cho một thế giới pin nhiên liệu đang khát

Công nghệ nước biển thành hydro tạo ra một loại H2 mới, màu xanh lam Khai thác các đại dương sâu thẳm cho một thế giới pin nhiên liệu đang khát

    Công nghệ nước biển thành hydro tạo ra một loại H2 mới, màu xanh lam

    Khai thác các đại dương sâu thẳm cho một thế giới pin nhiên liệu đang khát

    blue hydrogen seawater to hydrogenblue hydrogen seawater to hydrogen
    Nước biển thành công nghệ hydro tạo ra H2 xanh mới Khai thác các đại dương sâu để tạo ra một thế giới pin nhiên liệu khát.

    Sử dụng điện tái tạo để tách nước thành hydro và oxy được các chuyên gia coi là con đường sạch nhất để sản xuất nhiên liệu hydro. Tuy nhiên, chúng ta đang sống trong một thế giới mà nước sạch là một mặt hàng quý giá mà một phần ba thế giới không dễ dàng tiếp cận. Các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc hiện đã tạo ra một thiết bị có thể tách trực tiếp nước biển để tạo ra nhiên liệu hydro.

    Các nhà phát triển của nó cho biết, thiết bị này, được báo cáo trên tạp chí Nature, có thể cung cấp một lộ trình bền vững, thiết thực để tạo ra hydro. “

    Zongping Shao, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Công nghệ Nam Kinh ở Trung Quốc, cho biết:

    Chiến lược của chúng tôi hiện thực hóa quá trình điện phân nước biển trực tiếp hiệu quả, linh hoạt về quy mô và có thể mở rộng quy mô theo cách tương tự như tách nước ngọt mà không làm tăng đáng kể chi phí vận hành.

    Hơn 90 phần trăm hydro hiện được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, dẫn đến một lượng khí thải carbon dioxide đáng kể trong quá trình này. Các đại dương và biển có thể là một nguồn hydro vô tận, rẻ và không phát thải. Nhưng việc tách nước mặn là rất khó với các thiết bị điện phân ngày nay.

    Zongping Shao, Đại học Công nghệ Nam Kinh, cho biết: “Không cần thêm năng lượng để đảm bảo đưa nước [tinh khiết] vào hệ thống.”

    Máy điện phân có hai điện cực phủ chất xúc tác cho dòng điện đi qua nước. Một màng ngăn cách hydro và oxy khi các khí sủi bọt ra khỏi nước ở mỗi bên.

    Nhưng tạp chất trong nước biển có thể gây ra phản ứng phụ và ăn mòn, Shao nói. Cụ thể, các chất xúc tác ngày nay chuyển đổi các ion clorua trong nước biển thành khí clo ở cực dương. Clorin là một loại khí cực kỳ phản ứng và ăn mòn, đồng thời nó có thể làm suy giảm các chất xúc tác và điện cực, làm giảm tuổi thọ của thiết bị.

    Các ion khác trong nước biển, chẳng hạn như magie và canxi, cũng phản ứng với chất xúc tác và tạo thành các sản phẩm phụ có thể làm tắc màng. Thêm vào đó, tất cả các phản ứng phụ này làm giảm hiệu suất của máy điện phân.

    Loại bỏ muối và tạp chất trong nước biển là một cách để giải quyết vấn đề, nhưng quá trình khử muối và tinh chế tốn rất nhiều năng lượng và tốn kém. Trước đây, các nhà nghiên cứu cũng đã cố gắng phủ lên các chất xúc tác để ngăn chặn các phản ứng phụ này.

    Shao nói rằng cách tiếp cận đó đã đạt được thành công khiêm tốn và không thực sự thực tế. Những người khác đã chế tạo các thiết bị điện phân nhỏ chạy bằng năng lượng mặt trời ở quy mô phòng thí nghiệm không có màng, nhưng chúng thường cần máy bơm.

    Shao, Heping Xie của Đại học Thâm Quyến và các đồng nghiệp của họ đã chọn giữ lại lớp màng. Thay vào đó, họ đã thiết kế lại hệ thống điện phân theo cách giữ các ion và tạp chất tránh xa các điện cực để không xảy ra phản ứng phụ hoặc ăn mòn. Trong thiết bị của họ, hai điện cực, được ngăn cách bởi một màng mỏng ngăn cách oxy và hydro, được nhúng vào dung dịch điện phân kali hydroxit đậm đặc.

    Màng xốp tách chất điện phân ra khỏi nước biển ở mỗi bên. Màng giàu flo ngăn nước lỏng nhưng cho phép hơi nước đi qua.

    Bây giờ, khi dòng điện chạy qua các điện cực, nó sẽ tách nước trong dung dịch điện phân. Nồng độ của dung dịch tăng hơn nữa, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa chất điện phân và nước biển ở bên ngoài màng.

    Điều này làm cho nước biển bốc hơi một cách tự nhiên và hơi nước khuếch tán qua màng vào chất điện phân, nơi nó biến trở lại thành nước lỏng, bổ sung lượng nước đã được điện phân trước đó.

    Bằng cách này, quá trình điện phân nước ở các điện cực duy trì dòng nước sạch liên tục đến các điện cực, đồng thời loại bỏ các ion và tạp chất khác trong nước biển ở bên ngoài màng.

    “Như vậy, không cần thêm năng lượng để đảm bảo nước đi vào hệ thống,” Shao nói, “có nghĩa là mức tiêu thụ năng lượng của máy điện phân của chúng tôi tương tự như mức tiêu thụ năng lượng của máy điện phân kiềm công nghiệp. Chi phí của màng rất thấp và nó có hiệu suất chống bám bẩn tốt hơn.”

    Để chứng minh tính thực tế của thiết kế, nhóm đã chế tạo một thiết bị trình diễn có chứa 11 tế bào điện phân. Họ đã thử nghiệm nó bằng cách sử dụng nước biển thật từ Vịnh Thâm Quyến. Hệ thống hoạt động như dự định mà không gặp sự cố trong hơn 130 ngày, tạo ra 386 lít hydro mỗi giờ.

    Các nhà nghiên cứu hiện đang cố gắng cải thiện hiệu quả của hệ thống. Họ nói rằng họ có thể cải thiện hiệu suất bằng cách thử các chất điện phân khác ngoài kali hydroxit và các vật liệu khác cho điện cực và chất xúc tác.

    Shao nói rằng thiết bị của họ có thể được sử dụng để sản xuất hydro đồng thời phục hồi các nguồn tài nguyên hữu ích như lithium từ nước. Và nó có thể được mở rộng cho các ứng dụng khác ngoài sản xuất hydro, chẳng hạn như làm sạch nước thải công nghiệp.

    Zalo
    Hotline