Một phương pháp mới để sản xuất hydro hiệu quả, tách riêng quá trình tạo oxy và hydro, được phát triển bởi các nhà nghiên cứu ở Thụy Điển, giúp loại bỏ nguy cơ cháy nổ và nhu cầu sử dụng kim loại Đất hiếm, với tỷ lệ hiệu suất 99%. Sự đổi mới này hứa hẹn sự tích hợp dễ dàng hơn với các nguồn năng lượng tái tạo và có tiềm năng đáng kể cho ứng dụng thương mại.
Các nhà khoa học ở Thụy Điển đã phát triển một phương pháp cải tiến để tạo ra năng lượng hydro với hiệu quả nâng cao. Quá trình này tách nước thành oxy và hydro, loại bỏ khả năng nguy hiểm khi hai loại khí kết hợp với nhau.
Được phát triển tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Stockholm, phương pháp mới tách rời quy trình điện phân tiêu chuẩn để sản xuất khí hydro, tách các phân tử nước bằng cách sử dụng dòng điện. Ngược lại với các hệ thống hiện hành, nó tạo ra khí oxy và khí hydro một cách riêng biệt thay vì đồng thời trong cùng một tế bào, nơi chúng cần được ngăn cách bằng các rào cản màng
Nhà nghiên cứu Esteban Toledo, tiến sĩ cho biết, sự phân tách đó giúp loại bỏ khả năng các khí trộn lẫn với nguy cơ nổ. sinh viên tại KTH, người đồng tác giả bài báo xuất bản hôm nay trên tạp chí Science Advances cùng với Joydeep Dutta, giáo sư vật lý ứng dụng tại KTH. Nó cũng loại bỏ sự cần thiết của kim loại đất hiếm.
Hai nhà nghiên cứu đã được cấp bằng sáng chế cho hệ thống này và một công ty, Caplyzer AB, được thành lập thông qua KTH Innovation để mở rộng quy mô công nghệ.
Đồng tác giả Esteban Toledo, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH, làm việc với nguyên mẫu tách nước tách rời ở Stockholm, Thụy Điển. Tín dụng: David Callahan
Khả năng tồn tại và hiệu quả thương mại
Dutta cho biết hiệu suất của khí hydro Faradaic đã được chứng minh là 99%. Các nhà nghiên cứu cũng báo cáo rằng các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy không có sự suy giảm điện cực rõ ràng do các thử nghiệm dài hạn, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng thương mại.
Sản xuất hydro từ nước luôn tạo ra oxy. Một máy điện phân kiềm thông thường có một điện cực dương và âm được ghép nối bên trong buồng chứa nước kiềm, được ngăn cách bởi một rào cản thấm ion. Khi có dòng điện chạy qua, nước sẽ phản ứng ở cực âm bằng cách tạo thành hydro và các ion hydroxit tích điện âm khuếch tán qua hàng rào đến cực dương để tạo ra oxy.
Nhưng rào cản này gây ra điện trở và nếu điện tích dao động, nguy cơ xảy ra hỗn hợp nổ giữa oxy và hydro sẽ tăng cao.
Toledo cho biết việc tái khái niệm hóa điện phân nước tạo tiền đề cho một hình thức sản xuất năng lượng xanh đáng tin cậy hơn, kết hợp các nguồn không liên tục như năng lượng mặt trời hoặc gió.
Ông nói: “Vì chúng tôi không gặp rủi ro khi trộn lẫn các khí nên chúng tôi có thể vận hành trên phạm vi công suất đầu vào rộng hơn”. “Việc kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo thường cung cấp năng lượng thay đổi sẽ dễ dàng hơn nhiều.”
Một phương pháp mới để sản xuất khí hydro một cách đơn giản và an toàn đã được công bố trên tạp chí Science Advances. Tín dụng: David Callahan
Việc sản xuất khí đồng thời được ngăn chặn bằng cách thay thế một trong các điện cực bằng một điện cực siêu tụ điện làm từ carbon. Các điện cực này luân phiên lưu trữ và giải phóng các ion, tách biệt hiệu quả quá trình sản xuất hydro và oxy.
Khi điện cực tích điện âm và tạo ra hydro, siêu tụ điện sẽ lưu trữ các ion hydroxit (OH) giàu năng lượng. Khi đổi hướng của dòng điện, siêu tụ điện sẽ giải phóng OH được hấp thụ và oxy được tạo ra ở điện cực dương.
Dutta nói: “Một điện cực thực hiện quá trình phát triển của cả oxy và hydro. “Nó rất giống một cục pin sạc tạo ra hydro – sạc và xả luân phiên. Đó là tất cả về việc hoàn thành mạch.”
Tham khảo: “Máy điện phân siêu tụ điện tách rời để tách nước không cần màng” của Esteban A. Toledo-Carrillo, Mario Garcia-Rodriguez, Lorena M. Sanchez-Moren và Joydeep Dutta, ngày 6 tháng 3 năm 2024, Tiến bộ Khoa học
Mời đối tác xem hoạt động của Pacific co.ltd:
Fanpage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
