Phương pháp sản xuất hydro mới mở đường cho nguồn nhiên liệu sạch, thân thiện môi trường

Các nhà khoa học thuộc Đại học Bang Washington (WSU) đã sử dụng một hỗn hợp ethanol, nước và một lượng nhỏ điện năng trong một hệ thống chuyển đổi mới, tạo ra hydro nén tinh khiết.

Sự đổi mới ở đây là hydro có thể được sản xuất tại các trạm tiếp nhiên liệu, chỉ cần vận chuyển dung dịch ethanol. Đây là một bước tiến quan trọng, loại bỏ nhu cầu vận chuyển khí hydro áp suất cao, một trở ngại lớn cho việc sử dụng hydro làm nhiên liệu năng lượng sạch.

Su Ha, GS tại Trường Kỹ thuật Hóa học và Kỹ thuật Sinh học Gene thuộc WSU và TS Linda Voiland, đồng tác giả báo cáo khoa học, đăng trên tạp chí Applied Catallysis A cho biết, đây là một phương pháp sản xuất khí hydro hoàn toàn mới. nếu có đủ nguồn lực, đây sẽ là cơ hội tạo ra tác động lớn phát triển nền kinh tế hydro trong tương lai gần.

Sử dụng hydro làm nhiên liệu cho ô tô là một nguồn năng lượng sạch đầy hứa hẹn nhưng chưa được thực hiện. Tương tự như ô tô chạy điện, ô tô chạy pin nhiên liệu hydro không thải ra bất kỳ carbon dioxide độc ​​hại nào. Ưu thế hơn ô tô điện, có thể được nạp đầy khí hydro trong vài phút tại các trạm tiếp nhiên liệu hydro.

Công nghệ nhiên liệu hydro có nhiều hứa hẹn về bảo vệ môi trường nhưng lưu trữ và vận chuyển khí hydro áp suất cao trong các thùng nhiên liệu là những thách thức lớn về kinh tế và an toàn. Do đó, cơ sở hạ tầng công nghệ khí hydro có rất ít và khả năng công nghệ nhiên liệu hydro thâm nhập thị trường tiêu dùng rất thấp.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học WSU chế tạo ra một hệ thống chuyển đổi với một cực dương và một cực âm. Khi truyền một điện năng nhỏ vào hỗn hợp etanol và nước với chất xúc tác, hệ thống có thể điện hóa tạo ra hydro nén tinh khiết. Carbon dioxide từ phản ứng được thu giữ ở dạng lỏng.

Phương pháp mới được gọi là Quy trình Cải cách Pha điện hóa nước xút (CAPER), chuyển hóa ethanol pha nước thành hydro có áp suất và độ tinh khiết cao ở nhiệt độ và điện áp hoạt động thấp hơn so với những phương pháp điện phân truyền thống. Khí carbon dioxide (CO2) tạo ra bởi quá trình oxy hóa điện hóa ethanol bị dung dịch điện phân xút thu giữ. Khí thu được duy nhất là hydro.

Phương pháp CAPER sản xuất hydro nén tinh khiết. Ảnh Science Direct

Phương pháp chuyển đổi mới có ưu thế tránh được phải vận chuyển khí hydro trong các bình khí nén nguy hiểm, có thể sử dụng cơ sở hạ tầng hiện có để vận chuyển etanol, khí hydro nén có thể được tạo ra theo nhu cầu khách hàng dễ dàng và an toàn tại các trạm nhiên liệu.

Hỗn hợp nước ethanol có thể dễ dàng được phân phối đến một trạm nhiên liệu địa phương bằng cách sử dụng cơ sở hạ tầng hiện có, sau đó sử dụng công nghệ mới để sản xuất hydro, bơm vào ô tô chạy pin nhiên liệu hydro. Không có những lo lắng về lưu trữ hoặc vận chuyển hydro trong các bình thép khí nén đắt tiền và nguy hiểm.

Hệ thống điện hóa mà nhóm nghiên cứu phát triển sử dụng điện năng chỉ bằng một nửa của quá trình tách nước tinh khiết, một phương pháp khác mà các khoa học đã phát triển để sản xuất hydro khử cacbon. Thay vì phải nén khí hydro sau khi phân tách, nhóm nghiên cứu nén hỗn hợp etanol lỏng, trực tiếp tạo ra khí hydro đã được nén.

Hệ thống không yêu cầu các màng lọc khí đắt tiền như các phương pháp phân tách nước khác. Hydro thu được từ phản ứng điện hóa đã sẵn sàng cho sử dụng. Phương pháp mới có ưu thế hơn hẳn so với phương pháp phân tách nước bằng điện hóa là sử dụng điện năng thấp hơn, thu giữ hiệu quả carbon dioxide trong khi sản xuất hydro nén. Đây là một cải tiến lớn trong lĩnh vực sản xuất khí hydro.

Nhóm nhà khoa học WSU đang nghiên cứu giải pháp mở rộng quy mô công nghệ và khả năng vận hành liên tục đồng thời nghiên cứu sử dụng carbon dioxide thu được trong chất lỏng.