Các nhà khoa học Mỹ vừa chế tạo thành công thiết bị có khả năng phân tách nước thành oxy và hydro liên tục trong vòng 200 giờ mà chỉ cần một chất xúc tác giá rẻ.
Mỹ chế tạo thành công thiết bị tạo hydro từ nước
Từ năm 2014, các nhà khoa học ở đại học Stanford, Mỹ đã nghiên cứu và phát triển một thiết bị điện phân nước thành hydro và oxy với những công nghệ tiên tiến nhất.
Thiết bị điện phân nước của các nhà khoa học đại học Stanford. (Ảnh: Futurity)
Nghiên cứu này công bố trên tạp chí khoa học Nature Communications hôm 23/6. Đây được xem như một bước đột phá trong công nghệ sản xuất nhiên liệu hydro giá rẻ.
Theo quy trình sản xuất truyền thống, một thiết bị điện phân nước bao gồm hai điện cực nhúng vào dung dịch điện phân. Dòng điện truyền qua hai điện cực tạo nên phản ứng điện phân. Khí hydro sẽ thoát ra trên một điện cực và khí oxy thoát ra trên điện cực còn lại. Mỗi một điện cực được làm bởi hai kim loại khác nhau, thường là platinum và iridium, hai kim loại hiếm và đắt.
Để thu được hydro và oxy trong thiết bị điện phân cần phải có hai chất điện phân có độ pH khác nhau để duy trì sự ổn định và hoạt động của máy. Vì vậy, phải có một tấm màng chắn được đặt trong bể điện phân để phân chia hai chất điện phân này ra. Giá thành của tấm màng là rất đắt khiến cho chi phí tăng lên.
Tuy nhiên, thiết bị điện phân của các nhà khoa học Đại học Stanford sử dụng oxit sắt-niken làm chất xúc tác điện phân trên cả hai điện cực. Đây là một hợp chất rất dễ sản xuất, có giá thành rẻ hơn nhiều so với platinum và iridium.
Về tính ổn định, oxit sắt-niken có tính ổn định cao hơn so với những kim loại quý hiếm dùng làm điện cực trước đây. Chất xúc tác này chỉ cần một nguồn điện 1.5V để hoạt động liên tục trong hơn một tuần.
Thiết bị này sử dụng cho một dung dịch duy nhất, với một độ pH duy nhất. Do đó nó sẽ không cần đến tấm màng chắn phân chia bể điện phân nữa.
"Hiệu suất phân tách đạt 82% trong điều kiện nhiệt độ phòng, một kết quả chưa từng có," Haotian Wang, tác giả nghiên cứu nói.
"Chúng tôi tin rằng kỹ thuật điều chỉnh điện hóa sẽ tiếp tục được ứng dụng để tìm ra những chất xúc tác mới trong sản xuất các nhiên liệu khác," Yi Cui, chuyên gia về vật liệu của đại học Stanford nói về triển vọng của công nghệ này. Ông hy vọng trong tương lai việc sản xuất nhiên liệu sẽ dễ dàng và có chi phí thấp hơn rất nhiều. Phát minh này là một phần trong Dự án Năng lượng và Khí hậu Toàn cầu (GCEP) của Stanford.