Tạo hydro từ không khí loãng
Nhà cung cấp hình ảnh: Jining Guo, Gang Kevin Li et al./ Nature Communications
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Melbourne, làm việc với một đồng nghiệp từ Đại học Manchester, đã phát triển một thiết bị có thể sử dụng độ ẩm từ không khí để tạo ra khí hydro. Trong bài báo đăng trên tạp chí Nature Communications, nhóm mô tả thiết bị của họ và hiệu suất của nó trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Khi các nhà khoa học trên khắp thế giới tìm kiếm các giải pháp để giảm sự nóng lên toàn cầu, nhiều người đã tập trung vào việc sản xuất khí hydro như một nguồn năng lượng thay thế. Nó là một loại nhiên liệu không carbon, chỉ tạo ra nước như một sản phẩm phụ khi bị đốt cháy. Khí hydro thường được tạo ra bằng cách tách các phân tử nước thành hydro và oxy, một quá trình được gọi là điện phân. Nó được thực hiện bằng cách cho một dòng điện chạy qua một mẫu nước. Điều này bắt đầu một phản ứng hóa học dẫn đến sự phân hủy của các vật liệu trong phân tử.
Hầu hết các nỗ lực sử dụng điện phân đều liên quan đến nước từ một nguồn tinh khiết và có xu hướng phức tạp và đắt tiền, đó là lý do tại sao hydro vẫn chưa được sử dụng rộng rãi để cung cấp năng lượng cho các phương tiện giao thông. Trong nỗ lực mới này, các nhà nghiên cứu đã đơn giản hóa quy trình và sử dụng nguồn nước sẵn có - độ ẩm.
Thiết bị mà nhóm nghiên cứu gọi là mô-đun điện phân không khí trực tiếp, được chế tạo bằng vật liệu giống như bọt biển cho các điện cực. Người ta ví chúng như silica gel thường thấy trong các gói hút ẩm. Độ ẩm được tập hợp sẽ di chuyển đến một buồng nơi nó được điện phân. Chìa khóa thành công của mô-đun là các chất điện phân hút ẩm có thể tiếp xúc với khí quyển mọi lúc.
Điện để cung cấp năng lượng cho các phản ứng được lấy từ một nguồn tài nguyên tái tạo dễ dàng có sẵn — một tuabin gió nhỏ. Khi các điện cực tích điện dương di chuyển trong nước, các điện tử bị kéo ra khỏi các phân tử, dẫn đến sự hình thành các ion oxy tích điện dương và các ion hydro tích điện âm. Ôxy được giải phóng và hyđrô bị bắt giữ.
Nguyên mẫu có thể sản xuất hydro trong hơn 12 ngày liên tục. Các nhà nghiên cứu cũng để nó tự vận hành trong 8 tháng để xác định độ bền của nó. Và họ phát hiện ra rằng nó hoạt động với độ ẩm thấp tới 4%. Thử nghiệm cho đến nay đã cho thấy thiết bị có khả năng sản xuất đủ hydro để sưởi ấm một ngôi nhà. Họ cũng lưu ý rằng mặc dù nguyên mẫu nhỏ nhưng nó có thể được mở rộng hoặc nhiều mô-đun có thể được kết nối với nhau.
