Lớp phủ Teflon đơn giản giúp tăng hiệu quả sản xuất hydro lên 40%
Ngày 24 tháng 12 năm 2025
Một lớp phủ chống dính thông thường được sử dụng trong dụng cụ nấu ăn đã được chứng minh là giúp tăng hiệu quả sản xuất hydro trong máy điện phân nước lên khoảng 40%. Điểm đột phá chính là việc phủ một lớp phủ chuyên dụng lên các bộ phận quan trọng để ngăn chặn sự bám dính của bọt khí hydro, từ đó giúp giải phóng hydro mượt mà hơn.
Cách lớp phủ cải thiện hiệu quả
Dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Jungki Ryu và Dong Woog Lee từ Trường Kỹ thuật Năng lượng và Hóa học tại UNIST, nhóm nghiên cứu đã đạt được sự cải thiện hiệu suất đáng kể thông qua việc phun một lớp phủ đơn giản bằng polytetrafluoroethylene (PTFE), thường được biết đến với tên gọi Teflon, lên lớp vận chuyển xốp (PTL), một thành phần quan trọng của máy điện phân nước. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Advanced Science và được chọn làm bài báo trang bìa.
Máy điện phân nước sản xuất hydro bằng cách tách các phân tử nước bằng điện. Trong quá trình hoạt động, hydro hình thành trên bề mặt chất xúc tác của các điện cực. Tuy nhiên, khi các bọt khí hydro bám vào chất xúc tác, chúng sẽ chặn các vị trí hoạt động và cản trở phản ứng, dẫn đến giảm hiệu quả do diện tích bề mặt chất xúc tác có thể tiếp xúc bị giảm.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phủ PTFE lên PTL – một thành phần giúp vận chuyển hydro và nước. PTFE, thường được sử dụng để sản xuất dụng cụ nấu ăn chống dính, được phủ bằng phương pháp phun đơn giản. Lớp phủ này ngăn các bọt khí hydro bám vào cấu trúc xốp, cho phép chúng thoát ra dễ dàng và giữ cho phản ứng diễn ra suôn sẻ.
Lựa chọn thiết kế và kết quả thực tiễn
Điều quan trọng là, các nhà nghiên cứu chỉ phủ lớp PTFE lên nửa trên của PTL, để phần dưới không được phủ. Vì PTL cũng cung cấp nước cho chất xúc tác, việc giới hạn lớp phủ ở phần trên đảm bảo dòng nước không bị cản trở trong khi các bọt khí hydro được đẩy ra hiệu quả qua phần được phủ. Thiết kế này duy trì nguồn cung cấp nước và tăng cường khả năng loại bỏ hydro cùng một lúc.
Kết quả rất đáng chú ý, vì các tế bào điện phân với PTL được phủ lớp PTFE cho thấy mật độ dòng điện tăng 40% so với các tế bào không được phủ lớp, do đó cho thấy tốc độ sản xuất hydro cao hơn. Ngoài ra, sự tăng điện áp thường do sự tích tụ bọt khí hydro gây ra đã giảm đáng kể, giúp tăng hiệu quả tổng thể hơn nữa.
Quá trình phủ lớp rất đơn giản và có thể mở rộng quy mô, chỉ bao gồm việc phun phủ và xử lý nhiệt – không cần đến các bước chế tạo nano phức tạp hay các bước sản xuất cầu kỳ. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh thành công việc phủ lớp lên các PTL diện tích lớn lên đến 225 cm², chứng minh tính khả thi của phương pháp này trong các ứng dụng thực tế.
Giáo sư Ryu nhận xét:
Mặc dù người ta thường tin rằng việc tăng tính ưa nước của PTL sẽ cải thiện khả năng cung cấp nước và hiệu quả, nhưng phát hiện của chúng tôi cho thấy lớp phủ PTFE kỵ nước thực sự có thể tăng cường khả năng loại bỏ hydro và hiệu suất tổng thể.
Giáo sư Lee nói thêm:
Teflon là một vật liệu nổi tiếng và có sẵn rộng rãi, giúp phương pháp này dễ dàng áp dụng.
“Vì các hệ thống điện phân hiện có vẫn không thay đổi, nên việc áp dụng lớp phủ này rất đơn giản. Ngoài điện phân nước, phương pháp này cũng có thể mang lại lợi ích cho các hệ thống điện hóa khác liên quan đến sự phát sinh khí, chẳng hạn như pin nhiên liệu và pin kim loại-không khí.”
