Dự án mới nhằm mục đích biến Đại Tây Dương của Canada thành trung tâm nghiên cứu hydro xanh.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Dalhousie đang hợp tác với Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Canada (NRC) trong một dự án kéo dài hai năm, trị giá 500.000 đô la có thể giúp biến Đại Tây Dương của Canada thành trung tâm đổi mới công nghệ hydro xanh.
Tiến sĩ Mita Dasog và Michael Freund thuộc Khoa Hóa học đang dẫn đầu dự án nhằm xác định và thử nghiệm các chất xúc tác đầy hứa hẹn có thể thay thế cho các kim loại quý đắt tiền được sử dụng trong quá trình sản xuất hydro xanh.
Phần lớn nguồn tài trợ của dự án đến từ khoản tài trợ 352.000 đô la được trao thông qua chương trình Thách thức Vật liệu cho Nhiên liệu Sạch (MCF) của NRC. Chương trình MCF dành cho nghiên cứu và phát triển hợp tác và được tài trợ thông qua chương trình Khoa học, Công nghệ và Đổi mới Hợp tác của NRC. Nguồn tài trợ còn lại sẽ đến từ Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật Canada và các đối tác.
Tiến sĩ Dasog, phó giáo sư và Chủ tịch tưởng niệm Izaak Walton Killam, cho biết:
Canada và Tỉnh Nova Scotia đã xác định hydro xanh đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0.
“Hydro đốt cháy sạch để tạo ra năng lượng nhiệt và/hoặc điện. Nó có tiềm năng khử cacbon cho các ngành khó giảm thiểu như ngành sản xuất vật liệu và hóa chất, vận tải hạng nặng, vận chuyển và hàng không.”
Sản xuất hydro xanh
Về mặt thương mại, hydro xanh được sản xuất bằng một quy trình gọi là điện phân nước, trong đó một máy điện phân — được cung cấp năng lượng từ nguồn năng lượng tái tạo như gió hoặc mặt trời — phân tách nước ngọt thành hydro và oxy. Không giống như các phương pháp sản xuất hydro khác, có thể liên quan đến việc sử dụng khí đốt tự nhiên, than đá hoặc năng lượng không tái tạo, hydro xanh không tạo ra bất kỳ khí thải nhà kính nào. Một trở ngại đối với việc sử dụng rộng rãi hơn là các máy điện phân màng trao đổi proton (PEM) thương mại yêu cầu kim loại quý làm vật liệu xúc tác trên cực dương (iridium) và cực âm (platin).
Để sản xuất hydro xanh tăng tốc, cần phải thay thế kim loại quý bằng thứ gì đó rẻ hơn và dễ kiếm hơn. "Nếu chúng ta thay thế các kim loại hiện tại bằng các nguyên tố hiệu suất cao khác cũng hiếm, như palladium hoặc rhodium, thì vẫn là vấn đề tương tự", Tiến sĩ Dasog, nhà nghiên cứu chính của dự án cho biết. "Mục tiêu của chúng tôi là bắt đầu thay thế kim loại quý bằng các nguyên tố phong phú hơn, nhưng chúng phải hoạt động tốt như các chất xúc tác hiện tại".
Xác định chất xúc tác thay thế\
May mắn thay, không thiếu tài liệu khoa học thảo luận về chất xúc tác trong sản xuất hydro xanh, nhưng việc đọc qua hàng nghìn bài báo nghiên cứu không phải là nhiệm vụ có thể thực hiện riêng lẻ. Hãy đến với trí tuệ nhân tạo (AI).
Bước đầu tiên trong dự án liên quan đến việc phát triển một công cụ giống như Chat GPT có khả năng đọc ngôn ngữ con người, công cụ này sẽ sàng lọc các bài báo nghiên cứu hiện có và xác định các chất xúc tác tiềm năng không chứa kim loại quý đáp ứng một số chỉ số hiệu suất nhất định. Tiến sĩ Dasog cho biết bà và Tiến sĩ Freund sẽ hợp tác với Tiến sĩ Frank Rudzicz, phó giáo sư tại Khoa Khoa học Máy tính, và các nhóm NRC để phát triển công cụ này.
Bước thứ hai quay trở lại phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Dasog, nơi các chất xúc tác được công cụ AI lựa chọn sẽ được sản xuất tại chỗ. Bà cho biết "Tài liệu sẽ cung cấp công thức để tạo ra những chất này".
Bước thứ ba là đánh giá chuẩn. “Sau khi chúng tôi tạo ra vật liệu, phòng thí nghiệm Freund sẽ thử nghiệm tất cả chúng trong cùng điều kiện, các giao thức đánh giá chuẩn mà NRC đã phát triển và được các phòng thí nghiệm quốc tế khác sử dụng”, Tiến sĩ Dasog giải thích. “Điều này sẽ giúp chúng tôi đánh giá thực tế hơn về mức độ triển vọng của các vật liệu này và liệu chúng có cơ hội thay thế kim loại quý trong các thành phần của máy điện phân hay không”.
Một cân nhắc quan trọng khác trong giai đoạn này là đảm bảo các chất thay thế này có khả năng chống chịu với chất lượng nước. Tiến sĩ Dasog cho biết: “Các máy điện phân hiện tại yêu cầu một tiêu chuẩn chất lượng nước nhất định để hoạt động”. “Có một chất xúc tác đắt tiền và cần phải tiêu tốn nhiều năng lượng để lọc nước là một trong số ít lý do khiến hydro xanh không có khả năng cạnh tranh về giá thành như hydro xám. Hy vọng là nếu các chất xúc tác có khả năng chống chịu với nước, điều đó sẽ làm giảm chi phí của hydro xanh”.
Cuối cùng, bước bốn bao gồm việc thử nghiệm các chất xúc tác triển vọng nhất trong điều kiện nước thực tế với sự giúp đỡ của một đối tác trong ngành, World Energy GH2 tại Newfoundland. Các chất xúc tác vượt qua thành công các bài kiểm tra sẽ được chuyển đến NRC để phân tích sâu hơn ngoài khả năng của Dal.
Lên kế hoạch cho một tương lai xanh hơn
Tiến sĩ Dasog hy vọng rằng dự án sẽ dẫn đến sự tiến bộ hướng tới việc tạo ra các máy điện phân thế hệ tiếp theo rẻ hơn và có khả năng phục hồi chất lượng nước. "Với sự quan tâm của địa phương đối với hydro xanh, điều quan trọng là chúng ta phải tạo ra một con đường để sản xuất máy điện phân mà không có tình trạng tồn đọng đáng kể", bà nói. "Việc tránh xa kim loại quý sẽ giúp giảm bớt một số thách thức liên quan đến chuỗi cung ứng của chúng".
“Mọi người đều muốn sản xuất hydro xanh với giá rẻ”, bà nói thêm, và việc chứng minh rằng có thể giảm chi phí cho máy điện phân bằng cách giảm sự phụ thuộc của chúng vào các vật liệu hiếm sẽ giúp tăng cường việc áp dụng hydro xanh ở khu vực Đại Tây Dương. Nghiên cứu về hydro của NRC chủ yếu diễn ra ở Ontario và British Columbia, vì vậy dự án cũng tạo cơ hội đào tạo sinh viên sau đại học và các nhân sự có trình độ cao khác từ các tỉnh Đại Tây Dương. Dự án này sẽ giúp tăng cường sự hợp tác giữa các phòng thí nghiệm Dalhousie và NRC và xây dựng một con đường hướng tới các cơ hội trong tương lai để thúc đẩy các công nghệ hydro xanh.
Dự án mới nhằm mục đích biến Đại Tây Dương của Canada thành trung tâm nghiên cứu hydro xanh.
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
