Thiết bị nổi có thể thu được khí hydro từ nước biển

Trương Huỳnh Dũng

Hydro là một nguồn nhiên liệu sạch, nhưng các phương pháp sản xuất hiện nay, thông thường bằng việc chuyển đổi khí tự nhiên, có thể có gây hại cho môi trường sống.

Sản xuất hydro từ ánh nắng mặt trời và nước không tạo ra CO2, và các nghiên cứu gần đây đã nâng cao hiệu quả và hạ thấp chi phí của các thiết bị đạt được quy trình này. Mới đây, các kỹ sư của Đại học Columbia đang phát triển một "giàn khoan nhiên liệu năng lượng mặt trời" trôi nổi trên biển, có thể thu năng lượng thông qua một pin mặt trời và sử dụng nó để thu hydro từ nước biển.

Giàn khoan sản xuất hydro thông qua điện phân nước, tách khí H2 và O2 ra khỏi nước bằng cách truyền một dòng điện qua chất lỏng. Hầu hết trước giờ các thiết bị tương tự như thế này đòi hỏi một màng để tách hai điện cực, nhưng các màng này khá là mong manh và cũng cần nước phải thật tinh khiết, đây chính là điểm yếu của chúng.

Thiết bị phát triển tại Columbia có thể phân chia nước thành hydro và oxy mà không cần màng. Điều đó có nghĩa là nó có thể được triển khai trên nước biển - môi trường dễ làm suy thoái màng vì các tạp chất và vi sinh vật.

Jack Davis, tác giả đầu tiên của bài báo mô tả về thiết bị này rằng: "Có thể chứng minh một cách an toàn một thiết bị có thể thực hiện điện phân mà không có màng, giúp tiến gần hơn nữa việc điện phân nước biển. Những máy phát năng lượng mặt trời này chủ yếu là các hệ thống quang hợp nhân tạo, giống như quá trình quang hợp của cây xanh, do đó thiết bị của chúng tôi có thể mở ra rất nhiều cơ hội để tạo ra năng lượng tái tạo, xanh và sạch".

Quá trình thu khí nước biển
(Ảnh: Daniel Esposito / Kỹ sư Columbia)

Một biểu đồ cho thấy hệ thống điện phân của nhóm nghiên cứu hoạt động như thế nào: các đường màu đỏ cho biết chất xúc tác được gắn ở một bên của mỗi điện cực, các bong bóng khí H2 hình thành dọc theo bề mặt bên phải và được thu vào buồng thu gom, trong khi bọt khí O2 sẽ thoát ra từ một lỗ thông hơi khác.

Thay vì dùng màng, hệ thống Columbia sử dụng hai điện cực dạng lưới, được thiết kế không đối xứng. Mỗi một cực được phủ một chất xúc tác chỉ ở cạnh ngoài, và các bong bóng khí sẽ ở trên các bề mặt này. Bong bóng H2 hình thành trên một điện cực và O2 ở bên kia, và để thu được những chất khí này, thiết bị này sử dụng nguyên lý vật lý đơn giản - cụ thể là chúng chờ bong bóng phát triển đủ lớn để nổi lên bề mặt. Khí O2 nổi lên bề mặt sẽ thoát vào không khí, trong khi các bong bóng H2 (Hydro) trôi nổi được thu vào một buồng thu.

Cơ chế điện phân độc nhất này được nối với một ô quang điện, tạo ra dòng điện yêu cầu với năng lượng thu được từ ánh sáng mặt trời trên nền tảng cảm biến mở. Cả hệ thống này có thể gắn trên một thiết bị nổi trên mặt biển.

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Năng lượng Hydrogen quốc tế.

Xem thêm:

Thứ Tư, 24/01/2018 09:22

5 ★ 1 👨 1.097