Hệ thống điện phân sản xuất hydro từ nước tiểu

20 giờ trướcBài gốc

Khi cháy hydro chỉ giải phóng năng lượng cùng nước chứ không tạo ra khí carbon, do đó là giải pháp lý tưởng cho nhiều ngành như công nghiệp nặng, hàng không, vận tải biển giảm phát thải. Hơn nữa loại nhiên liệu này dễ vận chuyển, có thể trữ trong thời gian dài nên đóng vai trò trụ cột trong nỗ lực loại bỏ nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên sản xuất hydro “sạch” với giá cả phải chăng vẫn là một thách thức lớn. Hầu hết hydro hiện nay đều được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch, thải lượng lớn CO2. Giải pháp thay thế sạch hơn là điện phân nước, tránh tạo khí thải nhưng đòi hỏi lượng điện khổng lồ đẩy chi phí lên cao, khiến hydro “sạch” khó trở nên phổ biến.

Để vượt qua thách thức trên, các nhà nghiên cứu từ Đại học Adelaide và Trung tâm Khoa học - Đổi mới carbon ARC (COE-CSI) phát triển 2 hệ thống điện phân cải tiến sử dụng u-rê trong nước tiểu của người lẫn nước thải sản xuất hydro hiệu quả hơn. Cả hai hệ thống đều dùng ít điện hơn quy trình điện phân thông thường mà lại loại bỏ được phụ phẩm độc hại.

Theo giáo sư COE-CSI Yao Zheng: “Dù chúng tôi chưa thể giải quyết mọi vấn đề, nhưng 2 hệ thống nếu được tăng quy mô sẽ giải phóng khí ni-tơ vô hại thay vì nitrat và nitrit độc hại, sử dụng lượng điện ít hơn khoảng 20 - 27% so với hệ thống phân tách nước”.

Hệ thống điện phân không màng - Ảnh: University of Adelaide

Ở nghiên cứu đầu tiên, nhóm phát triển một hệ thống không màng hoạt động dựa trên chất xúc tác gốc đồng và u-rê nguyên chất. U-rê nguyên chất thường được sản xuất thông qua quy trình Haber-Bosch tiêu tốn năng lượng, phát thải carbon. Họ giải quyết vấn đề bằng cách tạo nên hệ thống thứ hai chạy bằng nước tiểu thật - nguồn nhiên liệu bền vững dễ tìm. Ông Zheng cho biết: “Chúng ta cần giảm chi phí sản xuất hydro nhưng theo cách trung hòa carbon”.

Tuy là nguồn u-rê đầy hứa hẹn, nước tiểu lại chứa ion clorua có thể gây phản ứng hóa học không mong muốn trong quá trình điện phân. Phản ứng sản sinh khí clo ăn mòn cực dương, thời gian dài dẫn đến hư hỏng. Vì vậy nhóm thiết lập một cơ chế oxy hóa trung gian. Thay vì để ion clorua ăn mòn, hệ thống mới chuyển hướng phản ứng bằng chất xúc tác gốc bạch kim, không chỉ bảo vệ cực dương mà còn duy trì hiệu quả sản xuất hydro.

Bạch kim lại khá hiếm và không rẻ. Sắp tới nhóm cần tìm ra chất xúc tác mới không phải kim loại quý nhằm cắt giảm chi phí cũng như cải thiện khả năng tăng quy mô sản xuất.

Cẩm Bình

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/he-thong-dien-phan-san-xuat-hydro-tu-nuoc-tieu-232467.html