Các nhà nghiên cứu đã tách thành công nước biển để sản xuất hydro xanh, một loại nhiên liệu thay thế có khả năng phản ứng cao giúp giảm lượng khí thải
Được công bố trên tạp chí Nature Energy, việc tách hydro xanh bằng nước biển mà không cần xử lý trước đã được nhóm nghiên cứu của Đại học Adelaide thực hiện thành công.
Việc tạo ra hydro – một loại nhiên liệu nhẹ và có tính phản ứng cao thay thế cho nhiên liệu hóa thạch truyền thống – được thực hiện thông qua một quá trình hóa học được gọi là điện phân. Phương pháp này sử dụng dòng điện để tách hydro khỏi oxy trong nước, thường thông qua các nguồn tái tạo.
Bằng cách sử dụng phương pháp này để thu được hydro xanh, các công ty có thể tiết kiệm tới 830 triệu tấn CO2 thải ra hàng năm khi loại khí này được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch.
Tại sao sử dụng nước biển làm năng lượng?
Nước biển là nguồn tài nguyên gần như vô tận và được coi là chất điện phân nguyên liệu tự nhiên – nó cũng bền vững hơn nhiều so với nước ngọt.
Có tính thực tế đối với những khu vực có bờ biển dài và nhiều ánh sáng mặt trời, quá trình điện phân nước biển để sản xuất hydro xanh đang trong giai đoạn phát triển ban đầu – cho đến nay, với tỷ lệ hiệu suất gần như 100%.
Việc sử dụng một lượng lớn nước có độ tinh khiết cao để sản xuất hydro có thể làm trầm trọng thêm tình trạng thiếu tài nguyên nước ngọt
Giáo sư Shizhang Qiao của Đại học Adelaide cho biết: “Chúng tôi đã tách nước biển tự nhiên thành oxy và hydro với hiệu suất gần 100%, để sản xuất hydro xanh bằng phương pháp điện phân, sử dụng chất xúc tác rẻ tiền và không quý giá trong máy điện phân thương mại”.
Phó giáo sư Zheng cho biết thêm: “Chúng tôi sử dụng nước biển làm nguyên liệu thô mà không cần bất kỳ quy trình tiền xử lý nào như khử, lọc hoặc kiềm hóa bằng thẩm thấu ngược.
“Hiệu suất của máy điện phân thương mại với chất xúc tác của chúng tôi chạy trong nước biển gần giống với hiệu suất của chất xúc tác bạch kim/iridium chạy trong nguyên liệu nước khử ion có độ tinh khiết cao.”
© VectorMine
Quá trình này là điện phân trực tiếp nước biển thực chưa được kiềm hóa hay axit hóa, đạt được độ ổn định lâu dài vượt quá 100 giờ ở 500 mA cm-2 và hiệu suất tương tự như máy điện phân PEM điển hình hoạt động trong nước có độ tinh khiết cao.
Nhược điểm duy nhất là quá trình này không thực tế đối với những vùng khan hiếm nước biển và không hiệu quả bằng khi so sánh với điện phân nước tinh khiết do phản ứng phụ của điện cực và sự ăn mòn phát sinh do sự phức tạp của việc sử dụng nước biển.
Các máy điện phân khác làm tăng sự khan hiếm nguồn nước ngọt có hạn
Phó giáo sư Zheng kết luận: “Các máy điện phân hiện tại được vận hành bằng chất điện phân nước có độ tinh khiết cao. Nhu cầu hydro ngày càng tăng để thay thế một phần hoặc toàn bộ năng lượng được tạo ra bởi nhiên liệu hóa thạch sẽ làm tăng đáng kể sự khan hiếm nguồn nước ngọt ngày càng hạn chế.
“Luôn luôn cần phải xử lý nước không tinh khiết đến mức nước tinh khiết đối với các máy điện phân thông thường bao gồm khử muối và khử ion, điều này làm tăng chi phí vận hành và bảo trì của các quy trình.
“Công việc của chúng tôi cung cấp giải pháp tận dụng trực tiếp nước biển mà không cần hệ thống xử lý trước và bổ sung kiềm”
“Công việc của chúng tôi cung cấp giải pháp tận dụng trực tiếp nước biển mà không cần hệ thống xử lý trước và bổ sung kiềm, cho thấy hiệu suất tương tự như máy điện phân nước tinh khiết trưởng thành dựa trên kim loại hiện có.”
Tiếp theo, nhóm nghiên cứu hướng tới nghiên cứu một máy điện phân lớn hơn có thể được sử dụng trong các quy trình thương mại như sản xuất hydro cho pin nhiên liệu và tổng hợp amoniac.
