Độ ổn định đáng ngạc nhiên của nhôm trong môi trường kiềm giúp tăng cường sản xuất hydro
Nhôm (Al) là vật liệu được coi là dễ bị ăn mòn, nhưng nó có thể trở thành chìa khóa cho công nghệ cốt lõi trong sản xuất năng lượng hydro sạch. Một nhóm nghiên cứu POSTECH đã thành công trong việc cải thiện đáng kể hiệu suất của chất xúc tác sản xuất hydro bằng cách sử dụng kim loại không ổn định này.
Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí ACS Catalysis .
Hydro đang được chú ý như một nguồn năng lượng sạch có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch. Đặc biệt, nghiên cứu về điện phân nước kiềm sử dụng dung dịch kiềm làm chất điện phân đang được tiến hành tích cực vì nó tiết kiệm chi phí và phù hợp để sản xuất hàng loạt.
Điện phân nước đòi hỏi một chất xúc tác để tăng tốc hai phản ứng quan trọng. Một trong số đó là phản ứng giải phóng hydro (HER), tạo ra khí hydro (H 2 ) bằng cách kết hợp các ion hydro (H + ) và electron. Phản ứng còn lại là phản ứng giải phóng oxy (OER), tạo ra khí oxy (O 2 ) khi các ion hydroxyl (OH – ) mất electron. Niken-sắt (Ni-Fe) là chất xúc tác chủ yếu được sử dụng trong phản ứng sản xuất oxy; tuy nhiên, nó gặp khó khăn trong việc thương mại hóa do thiếu hoạt tính và độ bền.
Nhóm nghiên cứu đã giải quyết vấn đề bằng cách sử dụng nhôm. Nhôm thường được biết là dễ bị ăn mòn trong môi trường kiềm, nhưng nhóm nghiên cứu đã khắc phục vấn đề bằng cách thiết kế nó để tạo thành một cấu trúc ổn định trên bề mặt điện cực. Kết quả là, nhôm kiểm soát hiệu quả cấu trúc electron xúc tác hiện có mà không bị ăn mòn, đẩy nhanh phản ứng sản xuất oxy.
Các thí nghiệm được tiến hành trong một buồng điện phân nước kiềm cho thấy chất xúc tác niken-sắt-nhôm (Ni-Fe-Al) cải thiện hiệu suất khoảng 50% so với các chất xúc tác hiện có. Nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng chất xúc tác nhôm duy trì mật độ dòng điện cao ngay cả ở điện áp thấp. Ngoài ra, nó đã được chứng minh là có thể áp dụng trong quy trình sản xuất hydro quy mô lớn vì nó duy trì độ ổn định tuyệt vời trong quá trình vận hành lâu dài.
Giáo sư Yong-Tae Kim , người đứng đầu nghiên cứu này, cho biết:
Nghiên cứu này đã phá vỡ những khuôn mẫu về thiết kế chất xúc tác hiện có.
“Bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận sáng tạo này để sử dụng nhôm, chúng tôi đã có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của chất xúc tác được sử dụng trong hệ thống sản xuất hydro. Tôi hy vọng nghiên cứu này sẽ thúc đẩy đáng kể thời đại kinh tế hydro và trở thành một cột mốc mới trong công nghệ năng lượng thân thiện với môi trường.”
Độ ổn định đáng ngạc nhiên của nhôm trong môi trường kiềm giúp tăng cường sản xuất hydro
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
