Theo thông tin từ các phương tiện truyền thông, các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KAIST) đã phát triển hệ thống sản xuấtHydro mới, có khả năng vượt qua những hạn chế hiện tại của việc sản xuất Hydro xanh. Nhờ vào việc sử dụng hệ thống phân giải nước với điện phân môi trường nước, hệ thống này hứa hẹn sẽ tránh được rủi ro cháy nổ và đạt được quy trình sản xuất Hydro ổn định.
(Nguồn ảnh: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc)
Cụ thể, nhóm nghiên cứu do giáo sư Jeung Ku Kang từ Khoa Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật dẫn dắt đã phát triển hệ thống sản xuấtHydro tự cung cấp điện dựa trên pin air zinc hiệu suất cao. Pin air zinc là loại pin sử dụng oxy từ không khí làm tác nhân oxi hóa, có ưu điểm là tuổi thọ dài, nhưng có nhược điểm là điện thế thấp.
Hydro là một loại nhiên liệu sạch với mật độ năng lượng (142 MJ/kg) gấp hơn ba lần so với các nhiên liệu hóa thạch truyền thống (như xăng và dầu diesel). Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp sản xuấtHydro hiện tại đều phát thải khí CO2, gây ra gánh nặng cho môi trường. Mặc dù có thể sử dụng năng lượng tái tạo như pin mặt trời và năng lượng gió để phân giải nước thànhHydro, nhưng sự biến động thời tiết và nhiệt độ có thể dẫn đến việc phát điện không đều, từ đó làm giảm hiệu suất phân giải nước.
Để khắc phục vấn đề này, ngày càng nhiều sự chú ý được hướng tới các pin không khí có khả năng tạo ra điện áp đủ (trên 1.23V) để phân giải nước. Tuy nhiên, việc đạt được dung lượng đủ cần phải sử dụng các chất xúc tác quý kim, và hiệu suất của vật liệu xúc tác sẽ giảm rõ rệt trong quá trình sạc/xả dài hạn. Do đó, việc phát triển các chất xúc tác hiệu quả cho phản ứng phân giải nước (khi sự tách ra của oxy vàHydro) và các vật liệu ổn định cho phản ứng sạc/xả chu kỳ trên điện cực pin air zinc có tầm quan trọng lớn.
Nhóm nghiên cứu đã đề xuất phương pháp phát triển khung hữu cơ kim loại nano trên oxid graphene để tổng hợp vật liệu xúc tác không thuộc nhóm kim loại quý hiệu quả cho ba phản ứng xúc tác khác nhau (phân tách oxy, phân táchHydro và oxy hóa khử) (G-SHELL).
Các nhà nghiên cứu đã tích hợp vật liệu xúc tác đã phát triển vào cực âm không khí của pin air zinc, xác nhận rằng mật độ năng lượng (797Wh/kg) khoảng năm lần so với pin truyền thống, có đặc tính công suất cao (275.8mW/cm²), và ngay cả dưới điều kiện sạc/xả liên tục cũng có độ ổn định lâu dài.
Hơn nữa, pin air zinc hoạt động bằng năng lượng điện giải nước, không có rủi ro cháy nổ. Hệ thống này kết hợp với hệ thống điện phân nước, có tiềm năng được sử dụng như thiết bị lưu trữ thế hệ tiếp theo, qua đó cung cấp phương pháp sản xuấtHydro thân thiện với môi trường.
Giáo sư Kang cho biết: “Vật liệu xúc tác phát triển bằng phương pháp đơn giản này có hoạt tính và độ bền cao, phù hợp cho ba phản ứng xúc tác điện hóa khác nhau ở nhiệt độ thấp. Hệ thống sản xuấtHydro tự cung cấp điện dựa trên pin air zinc này đã đạt được bước đột phá mới, hứa hẹn sẽ vượt qua những hạn chế hiện tại của việc sản xuấtHydro xanh.”