Các nhà khoa học đã lấy hydro từ nước mà không sử dụng kim loại đắt tiền trong xúc tác.

Catalyst mới cho hydrogen “xanh” không cần bạch kim

Trong những năm 70‑80, có tin đồn rằng các tập đoàn lớn giữ bí mật công nghệ năng lượng hydro để tiếp tục kiếm lời từ dầu mỏ. Hôm nay, sản xuất hydro đã trở nên vô cùng quan trọng trong chuyển đổi sang năng lượng sạch, nhưng do chi phí cao trong việc sản xuất và giá thành của các catalyst nặng, tiến trình bị chậm lại. Các nhà khoa học tại Mỹ đã tìm ra cách vượt qua những rào cản này.

Ai là người thực hiện phát minh?

Nhóm nghiên cứu từ Đại học Washington ở St. Louis (Washington University in St. Louis) đã giới thiệu một catalyst mới, giá thành thấp cho quá trình điện phân nước. Thông thường, nhiệm vụ này được thực hiện bằng các kim loại bạch kim và nhóm của chúng, điều này làm cho sản xuất hydro trở nên không có lợi kinh tế.

Làm thế nào nó hoạt động?

Thay vì sử dụng vật liệu bạch kim, nhóm đã dùng một cấu trúc heterostructure gồm phosphide của rhenium và molybdenum (Re₂P/MoP). Cấu hợp này cung cấp sự phân hủy nhanh chóng đồng thời lưu trữ và giải phóng hydro trên bề mặt catalyst. Mục tiêu của dự án là làm cho hydrogen “xanh” trở nên khả thi, sử dụng điện năng từ các nhà máy điện gió và nắng.

Điểm mấu chốt

Đặc điểm chính của phát minh là điều khiển mạng liên kết hydro tại biên giới giữa “catalyst – dung dịch điện phân”. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng cấu trúc chuyển tiếp giữa các vật liệu quyết định tốc độ truyền proton và động lực học giải phóng hydro. Trong bài báo được công bố trên *Journal of the American Chemical Society*, cathode mới cho thấy mức kháng giao pha cực thấp và năng suất phản ứng cao.

Thử nghiệm thực tế

Hệ thống đã hoạt động hơn 1000 giờ với mật độ dòng điện công nghiệp 1–2 A/cm², điều này là một thành tựu đáng kể đối với các máy điện phân không sử dụng bạch kim. Điều đó chứng minh tính bền vững và hiệu quả của catalyst.

Tiếp theo là gì?

Công nghệ đã vượt qua thử nghiệm phòng thí nghiệm thành công. Bước tiếp theo sẽ là mở rộng quy mô lên kích thước công nghiệp, để thực sự sản xuất hydro ở khối lượng lớn. Đây sẽ là một câu chuyện riêng biệt, nhưng phát minh này đã mang lại hy vọng về một con đường tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường tới hydrogen “xanh”.