Cực âm khắc phục các thách thức chính trong điện phân nước cho năng lượng sạch
Trường Đại học Thành phố Hồng Kông | Biên tập: Sadie Harley, Đánh giá: Robert Egan
Một loại cực âm tự phục hồi mới do các nhà khoa học tại City University of Hong Kong (CityUHK) phát triển có thể làm cho điện phân nước và nước biển trở nên bền vững, tiết kiệm chi phí, và phù hợp với các nguồn năng lượng tái tạo gián đoạn như điện mặt trời và gió.
Hệ thống vận hành ổn định trong 10.000 giờ, vượt trội so với hầu hết các phương pháp trước đây, ngay cả khi nguồn năng lượng thay đổi, đưa chúng ta gần hơn đến tương lai không carbon.
Khắc phục ôxi hóa và suy giảm điện cực
“Nghiên cứu của chúng tôi chủ yếu giải quyết các vấn đề ôxi hóa và mất hiệu suất trong điện phân nước kiềm gián đoạn, như dòng điện ngược, tự ôxi hóa, tự phóng điện hoặc oxy xuyên qua, nhờ một lớp bảo vệ đặc biệt trên điện cực,” giải thích GS. Liu Bin, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu.
Lớp bảo vệ giúp cực âm ổn định và bền hơn, cho phép vận hành ở mức dòng công nghiệp trong điều kiện khắc nghiệt, thích hợp cho triển khai quy mô lớn và giải quyết các thách thức kỹ thuật trong điện phân thực tế.
Lợi ích với năng lượng tái tạo gián đoạn
Cực âm tự phục hồi giúp duy trì ổn định cho điện phân khi nguồn năng lượng dao động, ví dụ khi trời không nắng hoặc gió yếu. Nó khắc phục vấn đề suy giảm phổ biến ở màng trao đổi anion và điện phân kiềm khi kết hợp với năng lượng tái tạo.
Nghiên cứu nhấn mạnh các thách thức thường bị bỏ qua của điện phân trong điều kiện vận hành biến đổi và kêu gọi giải pháp khoa học – kỹ thuật cho hoạt động gián đoạn.
Ý nghĩa rộng hơn cho hydro xanh và công nghệ điện hóa
“Công trình này tạo nền tảng cho các hệ thống bền vững hơn và thúc đẩy phát triển ngành hydro xanh,” GS. Liu nói.
Các hệ thống điện hóa tương lai—như phản ứng khử oxy, khử CO₂, và khử nitơ—sẽ gặp thách thức khởi động và dừng khi kết hợp với năng lượng tái tạo. Kiến thức từ điện phân nước trong điều kiện biến đổi giúp tích hợp hiệu quả các công nghệ điện hóa vào lưới năng lượng tái tạo, thúc đẩy mục tiêu giảm phát thải ròng bằng 0.
Hướng tới tương lai năng lượng xanh bền vững
“Nghiên cứu này đưa chúng ta đến gần hơn với năng lượng sạch và bền vững từ hydro xanh, thay thế nhiên liệu hóa thạch trong giao thông và gia đình. Nó hỗ trợ tương lai với năng lượng sạch, giá cả hợp lý, dễ tiếp cận và đáng tin cậy, mang lại lợi ích cho sức khỏe cộng đồng, bảo vệ môi trường và tạo việc làm xanh,” GS. Liu kết luận.
