Sản xuất hydro hiệu quả bằng cách sử dụng chất xúc tác phân hủy amoniac dựa trên CoFe không phải kim loại quý
Newswise — Các nhà nghiên cứu tại Hàn Quốc đã phát triển chất xúc tác phân hủy amoniac kim loại không phải quý dựa trên coban-sắt (CoFe), thúc đẩy sản xuất hydro thân thiện với môi trường.
Nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Su-Un Lee và Tiến sĩ Ho-Jeong Chae từ Viện nghiên cứu công nghệ hóa học Hàn Quốc (KRICT) dẫn đầu đã phát triển thành công chất xúc tác phân hủy amoniac hiệu suất cao bằng cách kết hợp oxit xeri (CeO₂) vào cấu trúc oxit kép phân lớp (LDO) dựa trên coban-sắt. Sáng kiến này cho phép phân hủy amoniac hiệu quả cao ở nhiệt độ thấp hơn.
Amoniac (NH₃) đang được chú ý như một chất mang hydro không chứa carbon do khả năng lưu trữ hydro và hiệu quả vận chuyển cao.
Tuy nhiên, việc chiết xuất hydro từ amoniac đòi hỏi một quá trình phân hủy ở nhiệt độ cao, thường được hỗ trợ bởi chất xúc tác. Chất xúc tác rutheni (Ru) cho thấy hiệu quả cao nhất trong phản ứng này, nhưng chi phí cao và nhu cầu về nhiệt độ cao gây ra những rào cản đáng kể đối với ứng dụng quy mô lớn.
Để khắc phục những thách thức này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một chất xúc tác kim loại không quý dựa trên CoFe được tăng cường bằng oxit xeri (CeO₂). Chất xúc tác này cung cấp hiệu quả phân hủy amoniac cao ở nhiệt độ thấp hơn, đảm bảo hiệu quả về chi phí và độ ổn định lâu dài.
Ưu điểm của việc kết hợp Cerium Oxide
- Ngăn ngừa sự kết tụ của các hạt: Điều chỉnh cấu trúc bề mặt của chất xúc tác LDO dựa trên CoFe, ngăn ngừa sự kết tụ của các hạt nano kim loại.
- Tăng cường tính chất xúc tác: Sử dụng quá trình chuyển đổi oxy hóa khử Ce³⁺/Ce⁴⁺ để điều chỉnh các đặc tính điện tử của chất xúc tác.
Tạo điều kiện thuận lợi cho bước xác định tỷ lệ
- Bước quyết định tốc độ trong quá trình phân hủy amoniac là quá trình tái hợp-giải hấp nitơ từ bề mặt chất xúc tác.
- Chất xúc tác mới được phát triển sẽ tối ưu hóa quá trình này, giúp đẩy nhanh đáng kể quá trình phân hủy amoniac ngay cả ở nhiệt độ thấp hơn.
Nhờ những tiến bộ này, chất xúc tác đạt được tỷ lệ chuyển đổi amoniac là 81,9% ở 450°C, vượt trội hơn các chất xúc tác không phải kim loại quý trước đây.
Điều này đánh dấu sự cải thiện đáng kể so với chất xúc tác gốc niken năm 2022, chỉ chuyển đổi được 45% ở 450°C.
Hơn nữa, các thử nghiệm độ ổn định lâu dài ở 550°C đã chứng minh rằng chất xúc tác vẫn duy trì được tính toàn vẹn về cấu trúc và hiệu quả sản xuất hydro ngay cả sau thời gian hoạt động kéo dài.
Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất hydro ở nhiệt độ thấp thông qua các nghiên cứu bổ sung, hướng tới mục tiêu thương mại hóa vào năm 2030.
Tiến sĩ Su-Un Lee phát biểu:
Chất xúc tác này có thể được áp dụng cho sản xuất hydro từ amoniac quy mô lớn, nhà máy điện hydro, trạm tiếp nhiên liệu hydro và ngành công nghiệp hàng hải.
Tiến sĩ Yeong-Kuk Lee, Chủ tịch KRICT, cho biết thêm,
Bước đột phá này sẽ đẩy nhanh việc triển khai thực tế công nghệ sản xuất hydro thân thiện với môi trường và góp phần vào nền kinh tế hydro bền vững dựa trên năng lượng tái tạo.
Sản xuất hydro hiệu quả bằng cách sử dụng chất xúc tác phân hủy amoniac dựa trên CoFe không phải kim loại quý
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
