Màng lọc Palladium mở ra khả năng sản xuất hydro rẻ hơn, hiệu quả hơn
Tác giả: Jennifer Chu – MIT | Biên tập: Robert Egan
Palladium từ lâu được coi là vật liệu lý tưởng để tách hydro nhờ tính chọn lọc cực cao – cho phép chỉ hydro đi qua và ngăn chặn hầu hết các khí khác. Hiện nay, các màng lọc palladium đã được sử dụng thương mại trong sản xuất chất bán dẫn, chế biến thực phẩm, phân bón... Tuy nhiên, chúng thường xuống cấp khi vận hành ở nhiệt độ trên 800 Kelvin (khoảng 527°C).
Các kỹ sư MIT vừa phát triển một loại màng palladium mới có khả năng chịu nhiệt cao hơn đáng kể. Thay vì dạng màng liên tục, thiết kế mới dùng các "nút palladium" (plugs) lấp đầy lỗ xốp của lớp nền silica. Ở nhiệt độ cao, các nút này vẫn ổn định và duy trì khả năng tách hydro, thay vì co cụm thành giọt như màng thông thường.
Nhờ đó, công nghệ này mở đường cho việc ứng dụng trong các quy trình sản xuất hydro ở nhiệt độ cao như:
-
Cải tiến reforming methane bằng hơi nước (steam methane reforming – SMR) → màng lọc giúp loại bỏ bước làm nguội và tiền xử lý phức tạp, giảm chi phí và kích thước hệ thống.
-
Cracking amoniac (NH₃) → cho phép sử dụng amoniac làm chất mang hydro, vận chuyển an toàn, và giải phóng hydro trực tiếp tại trạm nạp nhiên liệu.
Trong thử nghiệm, màng mới hoạt động ổn định trên 1.000 Kelvin trong hơn 100 giờ, cao hơn ít nhất 200 Kelvin so với giới hạn cũ.
Theo nhóm nghiên cứu, màng palladium dạng "plug" không chỉ cải thiện độ bền nhiệt mà còn giúp giảm lượng palladium đắt đỏ cần sử dụng, từ đó hạ giá thành sản xuất hydro.
Tiến sĩ Rohit Karnik (MIT) nhận định:
“Thay vì làm màng liên tục, nếu tạo các cấu trúc nano rời rạc, chúng ta sẽ có màng ổn định hơn nhiều ở nhiệt độ cao. Đây là bước đi mới để thiết kế màng cho điều kiện khắc nghiệt, hướng tới sản xuất hydro hiệu quả và kinh tế hơn.”
Nguồn: Advanced Functional Materials (2025), “Nanostructured Hydrogen-Selective Palladium Plug Membranes Capable of Withstanding High Temperatures”
