Theo tin tức từ các phương tiện truyền thông, dưới sự lãnh đạo của Giáo sư Dr. Francesco Ciucci tại Đại học Bayreuth, một nhóm nghiên cứu Trung-Đức đã phát triển một phương pháp mới để phân giải nước bằng điện hóa. Phương pháp này không chỉ có thể tăng tốc độ phát triển công nghệ và ngành công nghiệp sản xuất hydrogen mà còn bền vững hơn. Nghiên cứu liên quan đã được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology.
(Nguồn ảnh: Đại học Bayreuth)
Hydrogen là một nguồn năng lượng sạch rất hấp dẫn, có mật độ năng lượng cao và là nhiên liệu không phát thải, với sản phẩm phản ứng duy nhất là nước. Tuy nhiên, điện hóa phân giải nước để sản xuất hydrogen tiêu tốn nhiều năng lượng. Việc sử dụng điện tái tạo cho quá trình điện hóa có thể tiết kiệm năng lượng và bền vững, từ đó tăng cường tính bền vững của nguồn năng lượng này.
Một trong những thách thức lớn nhất của điện hóa phân giải nước là phản ứng sinh oxy (OER). Đây là một phản ứng chậm, trong đó các phân tử nước bị phân giải thành oxy và hydrogen. Việc sử dụng chất xúc tác kim loại quý có thể tăng tốc OER, nhưng các kim loại này đắt và hiếm, và việc tăng tốc phản ứng cần năng lượng bổ sung (gọi là quá điện thế).
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp độc đáo để phân giải nước bằng điện hóa nhằm giải quyết thách thức này. Phương pháp này sử dụng iridium phân tán nguyên tử làm chất xúc tác phản ứng kết hợp với dimethylimidazole và hydroxit coban- sắt. Sự đổi mới quan trọng nằm ở cấu hình hình học của các thành phần này, chúng được bố trí theo hướng ngoài mặt phẳng (out-of-plane orientation), từ đó tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả.
Phương pháp đổi mới này có thể rõ rệt nâng cao hoạt tính OER và thể hiện quá điện thế cực thấp. Hơn nữa, điều này có thể giảm việc sử dụng kim loại quý, chỉ sử dụng các nguyên tử iridium riêng lẻ, và có tác động tích cực đến tính ổn định của phản ứng tăng tốc.
Giáo sư Ciucci đã nói: “Nghiên cứu này đại diện cho một bước tiến quan trọng trong việc phát triển các phương pháp sản xuất hydrogen bền vững và có hiệu quả kinh tế. Bằng cách vượt qua các thách thức chính của công nghệ hiện tại, kết quả nghiên cứu của chúng tôi hy vọng sẽ thúc đẩy quá trình chuyển đổi toàn cầu sang các giải pháp năng lượng sạch.”