Sản xuất nhiên liệu từ nước biển: Bước tiến công nghệ cho hydrogen xanh
Ngày 4 tháng 1 năm 2026
Một trong những rào cản dai dẳng đối với việc mở rộng quy mô hydrogen xanh không nằm ở nguồn điện tái tạo, mà ở sự phụ thuộc vào nước ngọt. Các phương pháp sản xuất hydrogen hiện nay chủ yếu sử dụng nước tinh khiết, trong khi việc khai thác trực tiếp nước biển gặp nhiều khó khăn do hiện tượng ăn mòn bởi muối và suy giảm hiệu suất của các hệ điện phân truyền thống.
Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Shoubhik Das – xuất thân từ bang Tây Bengal (Ấn Độ) và hiện đang công tác tại Đức – dẫn dắt, đã đề xuất một giải pháp mới dựa trên xúc tác quang học niken đơn nguyên tử (single-atom nickel photocatalyst) cho quá trình tách nước biển tạo hydrogen.
Đột phá kỹ thuật cốt lõi
Điểm then chốt của nghiên cứu nằm ở sự phân tán niken ở cấp độ nguyên tử. Thay vì sử dụng kim loại khối hoặc hạt nano, các nguyên tử niken riêng lẻ được neo cố định trên vật liệu nền. Cấu hình này làm thay đổi căn bản cách phản ứng xảy ra trên bề mặt xúc tác.
Trong các hệ thống sử dụng nước biển truyền thống, ion clorua (Cl⁻) cạnh tranh với phân tử nước, gây ra ăn mòn và các phản ứng phụ không mong muốn như sinh khí clo. Với thiết kế mới, các nguyên tử niken đơn lẻ đóng vai trò là điểm hoạt tính có tính chọn lọc cao, ưu tiên tương tác với nước, từ đó ức chế phản ứng liên quan đến clorua, đồng thời cho phép quá trình tạo hydrogen và oxygen diễn ra ổn định.
Quá trình này là quang xúc tác, nghĩa là ánh sáng mặt trời trực tiếp cung cấp năng lượng cho phản ứng, giúp giảm phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài. Đáng chú ý, xúc tác đã thể hiện hiệu suất ổn định liên tục trong hơn 720 giờ, cho thấy khả năng chống chịu cao trước sự suy thoái do muối – một điểm yếu cố hữu của các hệ thống hydrogen từ nước biển.
Những tiến bộ kỹ thuật chính được chứng minh
-
Khai thác trực tiếp nước biển, giảm phụ thuộc vào nước ngọt và quá trình khử mặn
-
Ức chế ăn mòn do ion clorua, nâng cao tuổi thọ hệ thống
-
Thiết kế xúc tác hiệu quả, thay thế kim loại quý bằng niken – nguyên tố phổ biến và chi phí thấp
-
Độ ổn định vận hành dài hạn, giải quyết hạn chế lớn của công nghệ hydrogen từ nước biển
Vì sao nghiên cứu này đáng chú ý
Trong quá trình nghiên cứu về quản lý năng lượng, có thể nhận thấy rằng đối với hydrogen xanh, tính sẵn có của nước thường là một rào cản mang tính cấu trúc, chứ không chỉ là vấn đề kỹ thuật thuần túy. Công trình này nổi bật vì nó tiếp cận vấn đề theo hướng khác: thiết kế hệ thống năng lượng dựa trên tài nguyên sẵn có, thay vì cạnh tranh với các nhu cầu thiết yếu khác.
Những phát triển như vậy cung cấp cái nhìn quan trọng về cách các hệ thống năng lượng tương lai có thể được xây dựng theo hướng mở rộng quy mô bền vững và sử dụng tài nguyên hiệu quả.
