Hệ thống năng lượng formate/bicarbonate thực tế hứa hẹn khả năng lưu trữ hydro.
Các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm kiếm một cách lý tưởng để lưu trữ hydro một cách an toàn và ổn định, ngọn hải đăng hy vọng cho quá trình chuyển đổi năng lượng. Các nhà nghiên cứu từ Viện xúc tác Leibniz tại Rostock, LIKAT và công ty H2APEX báo cáo về cách chế ngự loại khí dễ bay hơi và dễ cháy này một cách an toàn và chỉ bằng những "thành phần" đơn giản. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications .
Họ cùng nhau phát triển một hệ thống chất xúc tác đồng nhất mà họ có thể liên kết hydro (H 2 ) với kali bicarbonate và do đó lưu trữ nó theo cách an toàn và ổn định về mặt hóa học. Bicarbonate là muối của axit cacbonic, thường được gọi là bột nở hoặc baking soda.
Hydro phản ứng với bicacbonat trong hệ thống được mô tả với sự có mặt của chất xúc tác rutheni tạo thành formate, một loại muối vô hại tương tự, cụ thể là muối axit formic.
Tiến sĩ Rui Sang và nghiên cứu sinh Tiến sĩ Carolin Stein, cả hai đều là tác giả đầu tiên của ấn phẩm khoa học. Phản ứng như vậy, có thể diễn ra theo cả hai hướng, được gọi là phản ứng thuận nghịch:
Chúng ta có thể giải phóng hydro được lưu trữ trong formate bất kỳ lúc nào - với cùng một chất xúc tác, trong cùng một hệ thống.
Theo trưởng nhóm nghiên cứu Tiến sĩ Henrik Junge, hệ thống này hoạt động ổn định ở nhiệt độ khoảng 60°C. Phản ứng diễn ra trong dung dịch chứa tất cả các chất hóa học liên quan: Hydro và bicarbonate cũng như chất xúc tác, giúp phản ứng có thể diễn ra ngay từ đầu và không bị tiêu thụ trong quá trình này.
Trong quá trình được mô tả trong ấn phẩm mới nhất này, nó dựa trên rutheni, có sẵn trên thị trường. Cuối cùng, dung dịch cũng chứa format mới hình thành—kho lưu trữ H 2 thực tế .
Hệ thống cũng dễ dàng kiểm soát về mặt kỹ thuật,
Tiến sĩ Sponholz, Trưởng phòng nghiên cứu tại H2APEX:
Tùy thuộc vào áp suất mà tôi thêm hydro vào hệ thống, khí sẽ liên kết với bicacbonat để tạo thành formate hoặc phản ứng sẽ đảo ngược và formate lại giải phóng hydro.
Dễ dàng lưu trữ và vận chuyển
Hydro đóng vai trò quan trọng trong các kịch bản cung cấp năng lượng thay thế. Và methanol, amoniac và mêtan đang được thảo luận như là phương tiện lưu trữ cho nền kinh tế hydro trong tương lai. Muối axit formic có lợi thế hơn các phương tiện lưu trữ này về mặt độc tính của các chất và mức tiêu thụ năng lượng. Formate có thể dễ dàng được lưu trữ trong các thùng nhựa và vận chuyển bằng tàu chở dầu.
Henrik Junge nói:
Về cơ bản giống như sữa, bia hoặc dầu diesel.
Cùng với bicarbonate, formate tạo thành một hệ thống năng lượng được sạc hoặc xả qua hydro giống như một cục pin. Một hệ thống như vậy thực sự phù hợp để sử dụng ở các vùng nông thôn địa phương nói riêng. Ở đó, năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời có thể tạo ra hydro xanh thông qua quá trình điện phân trong các giai đoạn khi cung cấp nhiều điện hơn mức tiêu thụ, sau đó được lưu trữ dưới dạng formate.
Trong sự hợp tác giữa LIKAT và H2APEX, một trong những mục tiêu của các nhà nghiên cứu là lưu trữ càng nhiều hydro càng tốt trong formate. Điều này bị ảnh hưởng bởi mật độ lưu trữ, độ hòa tan và nồng độ mol của muối được sử dụng, các đặc tính này lại phụ thuộc vào ion đối diện của nó. Điều này là do muối thường bao gồm các ion có điện tích trái dấu, cation và anion.
Tiến sĩ Peter Sponholz cho biết:
Sau khi thử nghiệm một số ứng cử viên và cân nhắc những ưu và nhược điểm, quyết định sử dụng kali đã được đưa ra.
Muối được tích điện bằng hydro trong pin do đó được gọi chính xác là kali bicarbonate. Nhân tiện: bột nở dùng trong nhà bếp thường chứa natri bicarbonate.
40 chu kỳ cho một quá trình trung hòa khí hậu
Các tác giả nhấn mạnh rằng quá trình này trung hòa CO 2. Thông thường, khi hydro được thu hồi, một số bicarbonate bị phân hủy thành CO 2 và được giải phóng.
Carolin Stein đã nói:
Ngược lại, hệ thống của chúng tôi giữ CO2 vĩnh viễn.
Điều này có nghĩa là có thể thu được hydro tinh khiết từ hệ thống lưu trữ này, có thể được sử dụng trực tiếp trong pin nhiên liệu mà không cần phải tinh chế thêm.
Trong bài báo của mình, các tác giả báo cáo 40 chu kỳ liên tiếp lưu trữ và giải phóng hydro trong khoảng thời gian sáu tháng. Sử dụng lượng tối thiểu chất xúc tác ruthenium trong phạm vi ppm, các nhà hóa học đã sản xuất 50 lít hydro với độ tinh khiết trung bình là 99,5% bằng hệ thống phòng thí nghiệm của họ.
Công ty H2APEX tại Rostock-Laage đang sử dụng những kết quả này, trong số những thứ khác, để xây dựng một máy trình diễn lớn hơn, mà đối tác công nghiệp cũng đang sử dụng trung tâm kỹ thuật của viện, Catalysis2Scale. Nếu mọi thứ diễn ra theo đúng kế hoạch, nhà máy tương ứng sẽ được thương mại hóa vào cuối năm 2025, và ký hiệu hóa học của các nguyên tử hydro, H, sau đó cũng có nghĩa là H cho hy vọng về quá trình chuyển đổi năng lượng.
Hệ thống năng lượng formate/bicarbonate thực tế hứa hẹn khả năng lưu trữ hydro.
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
