Các nhà khoa học Nhật Bản đạt bước đột phá trong việc sản xuất hydro

Các nghiên cứu Nhật Bản đã đạt được bước đột phá trong sản xuất hydro, giúp giảm 95% hàm lượng iridium mà không ảnh hưởng đến hiệu quả, mở đường cho các giải pháp năng lượng hydro hiệu quả, bền vững.

Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoa học Tài nguyên Bền vững RIKEN tại Nhật Bản đã đạt được bước đột phá trong việc sản xuất nhiên liệu hydro, một giải pháp thay thế tiềm năng cho nhiên liệu có gốc dựa trên carbon.

Hiện nay, quy trình sản xuất hydro cần một chất xúc tác để phá vỡ các liên kết phân tử của nước và giải phóng hydro.

Chất xúc tác tốt nhất trong số những chất được phát hiện cho đến nay là iridium. Tuy nhiên, iridium khan hiếm và đắt tiền, đặt ra thách thức cho việc tăng quy mô sản xuất loại nhiên liệu này.

Theo các nhà khoa học, chất này hiếm đến mức ước tính cần 40 năm sản lượng iridium để nâng quy mô sản xuất hydro toàn cầu lên quy mô Terawatt (TW).

Các nhà nghiên cứu tại RIKEN đã phát hiện ra rằng bằng cách kết hợp mangan vào chất xúc tác, họ có thể giảm đáng kể hàm lượng iridium cần thiết, lên tới 95% mà không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất hydro.

Đây là một nghiên cứu rất có ý nghĩa, mở đường cho quy trình sản xuất nhiên liệu hydro với giá thành rẻ hơn và có tính bền vững cao.

Với việc nước bao phủ tới 70% bề mặt Trái Đất, hydro trở thành nguồn nhiên liệu hấp dẫn. Song, các phương pháp chiết xuất hydro hiện tại chưa thể cạnh tranh với tốc độ sản xuất năng lượng dựa trên nhiên liệu hóa thạch.

Để thay thế nhiên liệu hóa thạch, các phương pháp sản xuất năng lượng thay thế và thân thiện với môi trường phải đáp ứng được mức sản xuất năng lượng toàn cầu lên tới khoảng 18 TW. Tuy nhiên, việc triển khai các phương pháp này ở quy mô công nghiệp có thể mất đến vài năm.

Phương pháp thêm mangan oxit vào chất xúc tác đã đạt được một số thành công ban đầu, trong đó có việc ổn định quá trình sản xuất hydro ở mức cao.

Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã đạt được khả năng sản xuất hydro bền vững trong hơn 3.000 giờ với hiệu suất 82% khi sử dụng chất xúc tác này.

Theo đồng tác giả Ailong Li, thành công trên là nhờ sự tương tác bất ngờ giữa oxit mangan và iridium, tạo ra iridium có hoạt tính cao ở trạng thái oxy hóa +6 hiếm gặp.

Nhóm nghiên cứu tin rằng chất xúc tác của họ có thể dễ dàng áp dụng cho các ứng dụng trên thực tế, có khả năng làm tăng công suất của các máy điện phân màng trao đổi proton hiện tại.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu sẽ lên kế hoạch hợp tác với các đối tác trong ngành để cải thiện hơn nữa chất xúc tác iridium-mangan, đồng thời khám phá các cách khác nhau để giảm hơn nữa lượng iridium cần thiết./.