Nước biển là nguồn hydro dồi dào và bền vững về mặt môi trường. Tuy nhiên, chiết xuất hydro từ nước biển lại là quá trình tiêu tốn nhiều điện năng nên cho đến nay vẫn chưa khả thi về mặt kinh tế.
Vừa qua, các nhà nghiên cứu thuộc Trung tâm Nghiên cứu vật liệu điện tử Ôxtrâylia (ACES) và Đại học Tổng hợp Wollongon (Ôxtrâylia) đã tạo ra một loại màng mới, mỏng và mềm, có thể hoạt động như chất xúc tác cho quá trình sản xuất hydro và oxy từ nước. Công nghệ mới này có tiềm năng thúc đẩy mạnh xu hướng sản xuất hydro cho pin nhiên liệu và xe ô tô.
Màng xúc tác nói trên gồm có chất quang xúc tác mangan-porphyrin gắn bên trong một tấm chất dẻo trong suốt và dẫn điện. Màng polyme này hỗ trợ quá trình truyền điện tích của chất xúc tác và làm giảm điện áp khởi động để tạo ra dòng quang điện. Khi đưa ra ngoài ánh sáng, màng có tác dụng làm giảm lượng năng lượng cần thiết để oxy hóa nước. Đó là quá trình mà trong đó oxy được tạo ra khi hai phân tử nước H2O được chuyển hóa thành khí oxy (O2) cùng với 4 proton và điện tử liên kết lỏng lẻo. Tiếp theo, 4 proton và điện tử đó sẽ kết hợp với nhau trong quá trình khử để tạo thành 2 phân tử hydro (H2).
Do nước biển có chứa muối clorua, quá trình phân tách các phân tử nước trong nước biển mà không sử dụng xúc tác sẽ tạo ra khí clo độc hại. Nhưng nếu sử dụng màng xúc tác mới nói trên, quá trình oxy hóa sẽ không tạo ra clo.
Theo tác giả của nghiên cứu này, hệ thống của họ cùng với các nguyên liệu được sử dụng cho phép họ thiết kế các thiết bị khác nhau để phân tách nước biển và thu hồi hydro. Đặc điểm mềm mỏng của vật liệu màng cũng mở ra cơ hội chế tạo các thiết bị dạng cầm tay để sản xuất hydro.
Nếu sử dụng hệ thống mới, từ 1,3 galong (khoảng 5 lít) nước biển mỗi ngày người ta có thể sản xuất đủ năng lượng để cấp điện cho một ngôi nhà thông thường và một xe ô tô điện. Mục tiêu của nhóm nghiên cứu tại ACES là chế tạo thiết bị có hình dạng như lá cây để sản xuất hydro sạch từ nước biển và ánh sáng Mặt Trời cho mục đích phát điện.
Theo các nhà khoa học khác, trong thế giới ngày nay thì việc phát hiện các vật liệu có hiệu quả cao phải được kết hợp với phương pháp chế tạo mới để tạo ra những thiết bị hiệu quả cao, có thể áp dụng trên thực tế, mà hệ thống trên của các nhà nghiên cứu Ôxtrâylia là một ví dụ điển hình. Quá trình này cũng là một bước tiến tiếp theo về hướng thiết kế lá nhân tạo có hiệu quả cao.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang có kế hoạch khảo sát khả năng kết hợp công nghệ này với pin nhiên liệu sử dụng hydro.
Hoahocngaynay.com/Hoahoc.info
Nguồn: T/C Công nghiệp Hóa chất/Chemical Science
