Chất xúc tác mới cho công nghệ năng lượng sạch

Năng lượng khai thác từ hydro có thể là một nguồn năng lượng sạch của tương lai, năng lượng từ khí hydro có thể thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch như xăng, dầu vẫn được sử dụng hiện nay. Những đề án sản xuất năng lượng bắt nguồn từ hydro chắc chắn không còn lạ lẫm với chúng ta nữa. Trong tương lai, những nhà máy sản xuất điện hay những cỗ máy chạy bằng hydro có thể sẽ thay thể các nhà máy, máy móc hiện nay, tuy nhiên, đó là viễn cảnh về tương lai. Thực...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chất xúc tác mới cho công nghệ năng lượng sạch Chất xúc tác mới cho công nghệ năng lượng sạchNăng lượng khai thác từ hydro có thể là một nguồn năng lượng sạch của tương lai,năng lượng từ khí hydro có thể thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch như xăng,dầu vẫn được sử dụng hiện nay. Những đề án sản xuất năng lượng bắt nguồn từ hydrochắc chắn không còn lạ lẫm với chúng ta nữa.Trong tương lai, những nhà máy sản xuất điện hay những cỗ máy chạy bằng hydro cóthể sẽ thay thể các nhà máy, máy móc hiện nay, tuy nhiên, đó là viễn cảnh về tươnglai. Thực tế, trong hiện tại, việc sử dụng nguồn năng lượng từ khí hydro vẫn còn gặpnhiều thách thức. Một trong những khó khăn đầu tiên nhưng cũng vô cùng khó giảikhi muốn sử dụng nguồn năng lượng khí hydro chính là việc phân tách được khíhydro nguyên chất để đem vào sử dụng. Chi phí phân tách khí hydro nguyên chấtthường bị đội lên rất cao do phải sử dụng đến các nguyên tố hóa học hiếm có, đắt đỏnhư platinum.Những tấm pin hydro sẽ sớm thay thế nguồn năng lượng hiện thời.Mới đây, một nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven đã nghiêncứu và tạo ra được chất xúc tác có thể biến hydro thực sự trở thành nguồn năng lượngsạch hơn, có hiệu quả hơn những nguồn năng lượng đang được sử dụng. Chất xúc tácnày không chỉ hoạt động vô cùng hiệu quả mà lại có giá thành thấp, điều này sẽ giúpgiảm thiểu chi phí sản xuất năng lượng sạch từ hydro xuống rất nhiều.Chắc chắn khi nhắc đến việc sản xuất hydro nguyên chất, chúng ta không thể khôngnghĩ đến nước, thành phần có mặt khắp mọi nơi trên Trái Đất và có chứa trong mìnhnguyên tố hydro. Nước chính là nguồn cung cấp khí hydro khổng lồ, rẻ tiền và khôngcho các sản phẩm khí nhà kính phụ trong quá trình sản xuất khí hydro. Tuy nhiên, nhưđã nói ở trên, việc tách lấy khí hydro lại đòi hỏi kỹ thuật cũng như nguồn kinh phí cựclớn.Một chất được coi là có thể điện phân, tách hydro và oxy từ nước tốt nhất phải bảođảm là chất hoạt động mạnh và có độ bền cao. Chất xúc tác hiệu quả nhất cho việcđiện phân nước để lấy hydro nguyên chất hiện nay là platinum.Với mức giá 50.000 USD/kg, việc sử dụng rộng rãi năng lượng hydro thực sự khôngphải là điều những đất nước nghèo như Việt Nam có thể ngay lập tức thực hiện được.Platinum đắt đỏ và khan hiếm không phải là sự lựa chọn số 1 cho ngành năng lượngsạch.Hơn nữa, ngay cả khi chấp nhận bỏ ra cả một khoản chi phí khổng lồ, sở hữu platinumcũng không phải là việc quốc gia nào cũng có thể thực hiện được. Sự hiếm có củanguyên tố platinum cũng là một nguyên nhân khiến cho việc sử dụng nguồn nănglượng từ khí hydro trên toàn cầu hiện nay tạm thời chưa thực hiện được, chúng takhông có đủ platinum để phục vụ cho ngành năng lượng mới này trên toàn cầu.Chất xúc tác mới được tạo ra từ nickel và chất kim loại molybdenum. Mặc dù đượctạo ra để thay thể platinum trong việc tạo ra hydro nguyên chất, thứ chất xúc tác mớinày vẫn không thể so sánh với platinum trong việc xúc tác điện phân tách hydronguyên chất. Để giải quyết vấn đề này, nitro được thẩm thấu vào thông qua quá trìnhtăng nhiệt trong môi trường amoniac nhiệt độ cao. Quá trình này thẩm thấu khí nitrovào sâu trong hỗn hợp nikel – molybdenum và tạo ra sản phẩm có thể thực sự thay thểplatinum.Nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven.Sản phẩm được các nhà nghiên cứu tạo ra là một loại giấy với cấu trúc phân tử nano.Chất liệu mới này có tác dụng giống platinum, nó đẩy mạnh quá trình điện phân nướcđể tạo ra các phân tử khí nguyên chất. Hơn nữa, cấu trúc dạng tấm này giúp tạo ranhiều không gian cho phản ứng hóa học xảy ra hơn. Theo trưởng nhóm nghiên cứu,ông Wei-Fu Chen, chính thành phần nitro tuy vô cùng đơn giản nhưng lại giúp chohỗn hợp nikel – molybdenum trở thành có khả năng thay thế platinum trong việc sảnxuất hydro nguyên chất. Nitro khiến cho tấm lưới electron của hỗn hợp nikel –molybdenum trở nên dày đặc hơn, khiến nó trở nên giống với thứ nguyên liệuplatinum đắt đỏ hơn và giúp tăng độ bền của tấm lưới này hơnTrên thực tế, hỗn hợp nikel – molybdenum vẫn chỉ gần tốt bằng chất platinum trongviệc xúc tác điện phân, tuy nhiên, với mức giá chỉ bằng 1/1000 của platinum, hỗn hợptổng hợp này thực sự sẽ thay thế được platinum trong ngành sản xuất năng lượng hiệnđại. Không chỉ có vậy, nikel cũng như molybdenum hay nitro không phải là nhữngchất quá hiếm, bất cứu quốc gia nào cũng có thể trang bị cho ngành năng lượng sạchcủa họ mà không sợ phải lo những nguồn tài nguyên này sớm cạn kiệt.Thực sự, mặc dù không thay thế một cách hoàn hảo cho chất platinum, chất xúc tácnikel – molybdenum có thể khiến cho giá thành sản xuất năng lượng sạch hydro giảmxuống đáng kể.Mẫu chất xúc tác dưới kính hiển vi.Hợp chất đơn giản này thực sự có thể trở thành bệ phóng của ngành năng lượng sạchtrong tương lai. ...