Nhiên liệu hydro là một giải pháp thân thiện với môi trường, đồng thời có khả năng giúp con người giảm lệ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, điều này chỉ có thể xảy ra nếu ta có thể giảm giá thành sản xuất, mà không cần một lượng lớn nguyên liệu đầu vào. Và giờ đây, các nhà khoa học đã tìm ra cách sản xuất nhiên liệu hydro hiệu quả bằng gỉ kim loại và một nguồn sáng.

Chỉ cần một nguyên liệu rất cơ bản để thực hiện sản xuất – một đèn xenon để làm nguồn sáng, một dung dịch nước và methanol, cùng một loại gỉ cụ thể (hoặc oxit sắt) mang tên α-FeOOH. Theo một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phương thức mới này có hiệu quả sản xuất hydro gấp 25 lần so với các kỹ thuật sử dụng xúc tác là titanium dioxide.

Trước đó, một vấn đề lớn trong việc sản xuất nhiên liệu hydro nằm ở việc tách các nguyên tử hydro ra khỏi các phân tử khác, trong khi vẫn duy trì trạng thái của hydro mà không gây ra cháy nổ.

Còn ở phương thức mới, bằng cách thay thế titanium với gỉ kim loại, khí hydro dường như không thể kết hợp lại với oxy, khiến cho việc tách xuất nguyên tố dễ dàng hơn, đồng thời làm giảm nguy cơ cháy nổ.

Tính chất dễ cháy cũng là một nguyên nhân khiến cho nhiên liệu hydro chưa thể phổ biến. Ngoài ra, một nguyên nhân khác là sự khó khăn trong việc tách hydro (khỏi nước, khí metan…), bởi lẽ việc này thường tiêu hao rất nhiều năng lượng.

Chúng tôi rất ngạc nhiên về khả năng tạo hydro của xúc tác này, bởi lẽ thông thường các oxit sắt sẽ không thể trở thành hydro,” nhà khoa học vật liệu Kenichi Katsumata, thuộc Đại học Khoa học Tokyom Nhật Bản, đã chia sẻ.

Ông cũng nói: “Vì vậy, chúng tôi đã thử nghiên cứu về điều kiện kích thích của một α-FeOOH, và qua đó phát hiện rằng, oxy là một nhân tố không thế thiếu. Đây lại là một ngạc nhiên khác, bởi lẽ thường thì oxy sẽ ngăn chặn việc tạo ra hydro bằng cách kết hợp với các electron này.”

Như vậy, loại gỉ sắt này vừa phổ biến hơn (vì vậy giá thành cũng rẻ hơn) các xúc tác kim loại khác, vừa ổn định hơn trong việc sản xuất hydro. Cụ thể, các nhà khoa học đã có thể liên tục thực hiện thành công thí nghiệm trong suốt 400 giờ đồng hồ.

Với nguyên liệu đầu vào là chất thải hữu cơ đơn giản, phương thức sản xuất mới này sẽ có thể mang lại một thay đổi lớn cho cấu trúc năng lượng – một quy trình sản xuất hydro vô cùng hiệu quả.

Và cho dù được dùng trong xe cá nhân hay ở nhà máy nhiên liệu, thì sản xuất hydro cũng chỉ cho chất thải là nước. Vì thế, đây là một nguồn nhiên liệu đầy hứa hẹn, đồng thời là mục tiêu nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học, khi họ cố gắng tạo hydro từ các nguồn như nước và ánh sáng.

Những năm gần đây đã cho thấy rất nhiều công trình khác nhau với nhiều xúc tác khác nhau, trên nhiều phương diện và lĩnh vực, song chưa thực sự xuất hiện giải pháp nào có ý nghĩa về mặt thương mại.

Chính vì vậy, nghiên cứu mới nhất này là một bước tiến lớn, nhưng vẫn cần được đào sâu hơn trước khi có thể được ứng dụng trong thực tiễn. Ở bước tiếp theo, đội ngũ nghiên cứu sẽ thử tìm ra nguyên nhân tại sao oxy lại là nhân tố tối quan trọng trong quy trình sản xuất này.

“Chúng tôi vẫn chưa hiểu được vai trò đặc biệt của oxy trong việc kích thích một α-FeOOH trong điều kiện nhiều sáng,” Katsumata nói. “Chính vì vậy, thử thách tiếp theo chính là tìm hiểu cơ chế của điều này.”

Theo Science Alert

Tin liên quan: