Những phát hiện mang tính cách mạng để thúc đẩy sản xuất hydro bền vững
Nhiên liệu hydro có thể là một lựa chọn khả thi hơn so với nhiên liệu hóa thạch thông thường, theo các nhà khoa học của Đại học Surrey, những người đã phát hiện ra rằng một loại chất xúc tác không chứa kim loại có thể góp phần vào sự tiến bộ của công nghệ chế tạo hydro bền vững và kinh tế.
Hình ảnh: Đại học Surrey.
Nghiên cứu đã chứng minh kết quả thuận lợi cho việc áp dụng các nguyên tử cacbon nano được trang trí ở cạnh làm chất xúc tác không chứa kim loại để chuyển đổi tức thời khí mê-tan, cũng là một loại khí nhà kính mạnh, thành hydro.
Trong số các nguyên tử cacbon nano được khám phá, các nguyên tử cacbon nano pha tạp nitơ thể hiện mức hiệu suất tối đa để sản xuất hydro ở nhiệt độ cao.
Điều quan trọng là các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng các cacbon nano pha tạp nitơ và phốt pho có khả năng chống lại ngộ độc cacbon mạnh mẽ, một vấn đề điển hình với các chất xúc tác trong quá trình này.
Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng việc sử dụng các nguyên tử cacbon nano được trang trí ở cạnh làm chất xúc tác có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi cho ngành công nghiệp hydro, mang đến một giải pháp thay thế bền vững và hiệu quả về chi phí cho các chất xúc tác kim loại truyền thống. Đồng thời, quá trình này loại bỏ khí mê-tan, một loại nhiên liệu hóa thạch liên quan đến sự nóng lên toàn cầu.
Tiến sĩ Neubi Xavier Jr, Nghiên cứu viên, Đại học Surrey
Tiến sĩ Neubi Xavier Jr đã thực hiện mô phỏng khoa học vật liệu cho nghiên cứu này.
Nhiên liệu hydro là một nguồn năng lượng sạch và tái tạo có khả năng làm giảm lượng khí thải carbon và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Hydro có thể lái xe, sưởi ấm các tòa nhà và sản xuất điện khi được sử dụng làm nhiên liệu. Sản phẩm phụ duy nhất của nhiên liệu hydro là hơi nước, đảm bảo đây là một lựa chọn thân thiện với môi trường so với nhiên liệu hóa thạch thông thường.
Tuy nhiên, việc sản xuất nhiên liệu hydro phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, gây ra lượng khí thải carbon trong quá trình sản xuất và chất xúc tác kim loại, đòi hỏi quá nhiều năng lượng để khai thác và sản xuất, có thể tác động tiêu cực đến môi trường.
Xây dựng các kỹ thuật sản xuất hydro bền vững và vật liệu xúc tác là rất quan trọng để hiểu được toàn bộ tiềm năng của nhiên liệu hydro như một nguồn năng lượng sạch.
Nghiên cứu được thực hiện bởi một nhóm do Tiến sĩ Marco Sacchi từ Đại học Surrey đứng đầu, một chuyên gia về năng lượng bền vững và hóa học tính toán, người đã tích hợp nhiệt động lực học, hóa học lượng tử và động học hóa học để thiết lập kiểu trang trí cạnh thành công nhất cho quá trình chế tạo hydro.
Một trong những thách thức lớn nhất đối với các chất xúc tác để sản xuất hydro là chúng có thể bị nhiễm độc carbon. Nhưng nghiên cứu của chúng tôi phát hiện ra rằng các nguyên tử cacbon nano pha tạp nitơ và phốt pho có khả năng chống lại vấn đề này khá tốt. Đây là một bước tiến lớn để sản xuất hydro bền vững.
Tiến sĩ Marco Sacchi, Tác giả chính của nghiên cứu, Đại học Surrey
tạp chí tham khảo
Xavier Jr, N. F., và cộng sự. (2023) Mô hình hóa vi mô nguyên tắc đầu tiên làm sáng tỏ hiệu suất của các hạt nano cacbon trang trí cạnh để sản xuất hydro từ khí mê-tan. Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS. doi.org/10.1021/acsami.2c20937.
Nguồn: https://www.surrey.ac.uk
