Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Công nghệ mới cải tiến sản xuất hydro (21/09/2018)

Hydro công nghiệp sắp được sản xuất theo cách hiệu quả hơn nhờ những phát hiện của các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho. Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã cải tiến sản xuất hydro được sử dụng trong tinh lọc dầu mỏ, sản xuất hóa dầu để hydro trở thành loại nhiên liệu vận tải thân thiện với môi trường.

Mô phỏng công nghệ mới cải tiến sản xuất hidro

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh khả năng sản xuất hydro điện hóa hiệu suất cao ở nhiệt độ thấp hơn so với trước đây. Đây là một bước tiến quan trọng: một điện cực hơi bằng gốm tự lắp ráp từ một tấm thảm dệt.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Science nêu rõ việc thiết kế, chế tạo và mô tả pin điện phân oxit rắn truyền dẫn proton hiệu quả cao (P-SOEC) bằng một điện cực hơi 3D mới tự lắp ráp. Pin hoạt động trong điều kiện nhiệt độ dưới 600oC và tạo ra hydro với tốc độ duy trì liên tục ở mức cao nhiều ngày trong quá trình thử nghiệm.

Hydro là nhiên liệu thân thiện với môi trường một phần vì khi cháy, nó sản sinh ra nước. Hiện nay, hydro được sản xuất từ quá trình đòi hỏi sử dụng nhiên liệu hóa thạch và sinh ra sản phẩm phụ là cacbon, nên ít phù hợp để sản xuất bền vững.

Trong khi đó, điện phân hơi nước chỉ cần sử dụng nước và điện để tách các phân tử nước, từ đó sản sinh hydro và oxy. Điện có thể bắt nguồn từ năng lượng gió, năng lượng mặt trời, hạt nhân và các nguồn không phát thải khác. Việc thực hiện điện phân hiệu quả ở nhiệt độ thấp nhất có thể giảm thiểu năng lượng cần có.

P-SOEC có một điện cực hơi xốp, một điện cực hydro và một chất điện phân truyền dẫn proton. Khi điện áp xuất hiện, hơi nước di chuyển qua điện cực hơi xốp và biến đổi thành oxy và hydro tại ranh giới của chất điện phân. Do chênh lệch điện tích, nên hai loại khí tách nhau ra và được thu thập tại các điện cực tương ứng.

Vì vậy, việc chế tạo điện cực hơi xốp là rất quan trọng. Đó là lý do các nhà nghiên cứu sử dụng một phương pháp sáng tạo để làm điều này. Nhóm nghiên cứu bắt đầu với một mẫu vải dệt và đặt nó vào trong một dung dịch tiền thân chứa các yếu tố mà họ muốn sử dụng, sau đó, tác động để loại bỏ vải và để lại gốm. Kết quả tạo thành phiên bản vải bằng gốm.

Các nhà khoa học đặt vải gốm vào điện cực và nhận thấy rằng trong lúc hoạt động, hiện tượng nối bắc cầu đã xuất hiện giữa các sợi. Điều đó giúp cải thiện cả khối lượng và chuyển giao điện tích và làm tăng độ ổn định của điện cực.

Điện cực và việc sử dụng truyền dẫn proton cho phép sản xuất hydro ở nhiệt độ cao dưới 600^oC, mát hơn hàng trăm độ so với trường hợp sử dụng các phương pháp điện phân hơi nước ở nhiệt độ cao thông thường. Nhiệt độ thấp hơn làm cho quá trình sản xuất hydro bền hơn và cũng cần ít vật liệu chịu nhiệt giá thành cao trong pin điện phân. Nghiên cứu mới có triển vọng cung cấp một giải pháp thay thế hiệu quả hơn để sản xuất hydro với khối lượng lớn.

Nguồn: N.T.T (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 21/9/2018