Vật liệu nano mới để lấy nhiên liệu sạch từ biển

30/07/2021, 16:51

TNNN - Nhiên liệu hydro có nguồn gốc từ biển có thể là nguồn thay thế dồi dào và bền vững cho nhiên liệu hóa thạch, nhưng nguồn năng lượng tiềm năng đã bị hạn chế bởi những thách thức kỹ thuật, bao gồm cả cách thu hoạch thực tế.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Trung tâm Florida đã lần đầu tiên thiết kế một vật liệu kích thước nano có thể tách nước biển thành oxy và nhiên liệu năng lượng sạch - hydro một cách hiệu quả. Quá trình tách nước thành hydro và oxy được gọi là điện phân và việc thực hiện nó một cách hiệu quả vẫn là một thách thức cho đến nay.

Vật liệu kích thước nano bền và ổn định để xúc tác phản ứng, mà nhóm UCF đã phát triển, được giải thích trong tháng này trên tạp chí Vật liệu nâng cao.

Yang Yang, Phó giáo sư tại Trung tâm Công nghệ Khoa học Nano của UCF và đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Sự phát triển này sẽ mở ra một cơ hội mới cho việc sản xuất nhiên liệu hydro sạch từ nước biển một cách hiệu quả.”

Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, hydro là một dạng năng lượng tái tạo - nếu được sản xuất rẻ hơn và dễ sản xuất hơn - có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc chống biến đổi khí hậu.

Ông Yang nói, hydro có thể được chuyển đổi thành điện năng để sử dụng trong công nghệ pin nhiên liệu tạo ra nước và tạo ra một chu trình năng lượng bền vững tổng thể.

Làm thế nào nó hoạt động

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại vật liệu màng mỏng với cấu trúc nano trên bề mặt được làm bằng niken selenua có thêm sắt và phốt pho. Sự kết hợp này mang lại hiệu suất cao và độ ổn định cần thiết cho quá trình điện phân quy mô công nghiệp nhưng điều đó khó đạt được do các vấn đề, chẳng hạn như các phản ứng cạnh tranh trong hệ thống đe dọa đến hiệu quả.

Yang nói, vật liệu mới cân bằng các phản ứng cạnh tranh theo cách có chi phí thấp và hiệu suất cao.

Sử dụng thiết kế của họ, các nhà nghiên cứu đã đạt được hiệu quả cao và ổn định lâu dài trong hơn 200 giờ.

Yang cho biết: “Hiệu suất điện phân nước biển đạt được bởi màng pha tạp chất kép vượt xa hiệu suất của các chất xúc tác điện phân hiện đại, được báo cáo gần đây nhất và đáp ứng các yêu cầu khắt khe cần thiết để ứng dụng thực tế trong các ngành công nghiệp”.

Nhà nghiên cứu cho biết nhóm sẽ làm việc để tiếp tục cải thiện hiệu suất điện của các vật liệu mà họ đã phát triển. Họ cũng đang tìm kiếm cơ hội và nguồn vốn để đẩy nhanh tiến độ và giúp thương mại hóa sản phẩm.

Hoàng Nam dịch

Theo Science Daily