Hydro, nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ, là một nguồn năng lượng quý giá. Hydro không chứa carbon, nên khi được sử dụng làm nhiêu liệu, hydro chỉ sản sinh ra sản phẩm phụ là nước.
Để khai thác được nguồn năng lượng sạch hydro, các nhà nghiên cứu phải tìm được cách thức tối ưu sản xuất và lưu trữ hydro.
Các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương, Mỹ (Pacific Northwest National Laboratory - PNNL) vừa tìm ra được một hợp chất mang lại hiệu quả vượt trội hơn cả kim loại quý hiếm trong quá trình sản xuất hydro. Cùng với các cộng sự thuộc Đại học Tiểu bang Oregon (Oregon State University - OSU), các nhà nghiên cứu PNNL đã thử nghiệm chất xúc tác molybdenum-phosphide (MoP) với nước thải và thu được kết quả như sau: MoP hoạt động tốt hơn bạch kim - kim loại quý và đắt tiền thường được sử dụng làm chất xúc tác trong quá trình sản xuất hydro. Chất xúc tác MoP cũng tạo ra hydro nhanh hơn gấp năm lần so với các chất xúc tác phi bạch kim khác đã được nghiên cứu trước đây.
Thậm chí MoP còn mang lại hiệu quả cao khi được thử nghiệm với nước biển.
"Thật tuyệt vời nếu như bạn có thể sản xuất hydro từ nước biển, bởi nước biển là nguồn tài nguyên vô hạn," Yuyan Shao, nhà khoa học vật liệu tại PNNL, dẫn đầu nhóm nghiên cứu cho biết.
Cũng giống như nước biển, chất xúc tác MoP có sẵn và do đó giá cả rất phải chăng. MoP còn có thể kết hợp với nước thải, một nguồn tài nguyên vô tận khác.
Được biết, điện phân là một trong những phương pháp phổ biến được sử dụng để sản xuất hydro. Quá trình này kết hợp điện với các hóa chất khác nhau, được gọi là chất điện phân và vật liệu xúc tác rắn. Phản ứng sau đó tạo ra hydro, nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng và sử dụng kim loại đắt tiền như bạch kim.
Phương pháp thứ 2 là lên men, trong đó dòng điện được kết hợp với vi khuẩn để tạo ra hydro. Tuy nhiên quá trình này diễn ra rất chậm và vẫn sử dụng bạch kim làm chất xúc tác. Ngoài ra, hydro còn phải trải qua quá trình làm sạch rất tốn kém khác để loại hết các sản phẩm phụ của phản ứng lên men.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học PNNL và OSU đã thiết kế ra một quá trình lai ghép, trong đó 2 quá trình lên men và điện phân diễn ra cùng một lúc, chứ không phải là các bước riêng biệt và các sản phẩm phụ được tiêu thụ trực tiếp trong quá trình, thay vì tích lũy trong môi trường. Điều này làm tăng năng suất của phản ứng và giảm chi phí thiết bị. Để thay thế cho bạch kim, nhóm nghiên cứu sử dụng chất xúc tác MoP, làm giảm chi phí sản xuất hydro xuống còn khoảng 2 USD/kg hydro.
Ngọc Diệp (Theo https://phys.org)
Links gốc: https://phys.org/news/2019-09-catalyst-outshines-platinum-hydrogen.html)
