Dưới sự lãnh đạo của Giáo sư Tiến sĩ Francesco Ciucci từ Đại học Bayreuth, một nhóm nghiên cứu Đức-Trung đã phát triển một phương pháp mới để phân tách nước bằng điện hóa. Phương pháp này không chỉ đẩy nhanh quá trình sản xuất hydro cho công nghệ và công nghiệp mà còn giúp sản xuất bền vững hơn. Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của mình trên tạp chí Nature Nanotechnology.
Hiệu suất phân tách nước tổng thể. Tín dụng: Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01807-x
Hydro có tầm quan trọng sống còn đối với công nghệ và công nghiệp do các đặc tính độc đáo của nó: Đây là nguyên tố hóa học nhẹ nhất, có mật độ năng lượng cực cao và là nhiên liệu không phát thải vì nước là sản phẩm phụ duy nhất của quá trình đốt cháy hydro. Điều này làm cho hydro trở thành nguồn năng lượng sạch cực kỳ hấp dẫn. Tuy nhiên, quá trình sản xuất hydro vẫn tiêu tốn rất nhiều năng lượng.
Hydro có thể được sản xuất thông qua quá trình phân tách nước điện hóa, trong đó các điện cực trong nước được đưa vào dòng điện. Sản xuất hydro tiết kiệm năng lượng và bền vững thông qua quá trình phân tách nước điện hóa với điện tái tạo có thể cải thiện đáng kể tính bền vững của nguồn năng lượng này.
Một trong những thách thức lớn nhất trong quá trình phân tách nước bằng điện hóa là cái gọi là phản ứng giải phóng oxy (OER), một phản ứng chậm chạp trong đó các phân tử nước bị phân hủy thành các thành phần riêng lẻ của chúng—oxy và hydro. OER có thể được đẩy nhanh bằng cách sử dụng chất xúc tác kim loại quý; tuy nhiên, những kim loại này đắt tiền và khan hiếm, và việc đẩy nhanh phản ứng đòi hỏi năng lượng bổ sung (được gọi là quá thế).
Thách thức này đã được giải quyết bởi một nhóm nghiên cứu, bao gồm các thành viên từ nhiều viện nghiên cứu Trung Quốc và do Giáo sư Tiến sĩ Ciucci, Trưởng khoa Thiết kế điện cực cho Hệ thống năng lượng điện hóa tại Đại học Bayreuth, dẫn đầu. Họ đã phát triển một phương pháp sáng tạo để phân tách nước bằng điện hóa.
Phương pháp này sử dụng iridium phân tán nguyên tử làm chất tăng tốc phản ứng, kết hợp chúng với dimethylimidazole và coban-iron hydroxide. Sự đổi mới chính nằm ở sự sắp xếp hình học của các thành phần này, được định hình theo hướng ngoài mặt phẳng, tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả.
Phương pháp tiếp cận sáng tạo này làm tăng đáng kể hoạt động OER và cũng thể hiện điện thế quá mức cực thấp. Ngoài ra, nó làm giảm việc sử dụng kim loại quý, vì chỉ sử dụng các nguyên tử iridi riêng lẻ và nó tác động tích cực đến tính ổn định của phản ứng tăng tốc.
"Nghiên cứu của chúng tôi là một bước tiến đáng kể trong việc phát triển khả năng tăng tốc OER hiệu quả, tiết kiệm chi phí cho sản xuất hydro bền vững. Bằng cách vượt qua thách thức chính của công nghệ hiện tại, kết quả của chúng tôi có tiềm năng thúc đẩy quá trình chuyển đổi toàn cầu hướng tới các giải pháp năng lượng sạch", Ciucci, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.
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
