Trong bài viết mới đăng trên Tạp chí Science, các tác giả nghiên cứu đã đề cập đến một phương pháp mới sản xuất hydro nhanh hơn 30 lần so với phương pháp hiện có. Đột phá này cũng giúp giải quyết các vấn đề phổ biến liên quan đến việc sản xuất điện từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và sóng.

Hydro dễ dàng được sản xuất từ nước bằng cách điện phân, qui trình này sử dụng điện để phá vỡ liên kết giữa các nguyên tố cấu thành nước là hydro và oxy và giải phóng chúng dưới dạng khí. Khí hydro có thể được đốt cháy để sản xuất năng lượng mà không tác động xấu đến môi trường, khác với năng lượng được sản xuất bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch.

Một trong những vấn đề về phát điện bằng năng lượng tái tạo là đầu ra hay cần được sử dụng ngay hoặc tích trữ. Sử dụng năng lượng tái tạo để sản xuất hydro cho phép phát điện theo cách thân thiện môi trường, có thể dễ dàng tích trữ và phân phối.

Hiện nay, việc sản xuất hydro trên qui mô công nghiệp phụ thuộc quá nhiều vào nhiên liệu hóa thạch để cung cấp năng lượng cho qui trình điện phân. Phương pháp tiên tiến nhất để sản sinh hydro nhờ năng lượng tái tạo là bình điện phân màng trao đổi proton (PEMEs). Để đạt hiệu quả tối ưu, PEMEs cần có các chất xúc tác kim loại quí đựng trong các thùng cao áp và chịu được dòng điện mật độ cao, nhưng điều này chắc chắn khó có được khi dựa vào các nguồn tái tạo biến động.

Phương pháp mới cho phép sản xuất khối lượng hydro lớn chưa từng có trong điều kiện áp suất khí quyển bằng cách dùng phụ tải điện thấp, điển hình là khi hydro được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo. Ngoài ra, nó còn giải quyết được các vấn đề về an toàn năng lượng, đến nay đang hạn chế việc sử dụng liên tục năng lượng tái tạo để sản xuất hydro.

Trưởng nhóm nghiên cứu, GS. Lee Cronin nói: "Qui trình này sử dụng một chất lỏng cho phép hydro được giữ lại trong nhiên liệu vô cơ lỏng. Bằng cách dùng xốp lỏng làm chất trung gian của quá trình oxy hóa khử có khả năng hút các điện tử và axit, chúng tôi có thể thiết lập một hệ thống, ở đó hydro được sản xuất trong một buồng riêng biệt mà không phải bổ sung năng lượng sau khi qui trình điện phân nước diễn ra. Liên kết giữa tốc độ oxy hóa nước và sản xuất hydro đã được xử lý, cho phép giải phóng hydro khỏi nước nhanh hơn 30 lần phương pháp bình điện phân màng trao đổi proton trên cơ sở mỗi miligam xúc tác".

Khoảng 95% nguồn cung hydro trên thế giới hiện nay bắt nguồn từ nhiên liệu hóa thạch, nguồn tài nguyên hữu hạn gây hại đến môi trường và làm tăng tốc độ biến đổi khí hậu. Nguồn hydro này một phần được sử dụng để sản xuất phân bón amoniac, còn phần lớn đáp ứng nhu cầu của hơn một nửa dân số thế giới.

Theo GS. Cronin, tiềm năng sản xuất hydro đáng tin cậy từ các nguồn tái tạo là rất lớn. Ví dụ, trong vòng 1 giờ chiếu sáng, Mặt trời cung cấp năng lượng nhiều hơn mức dân số toàn thế giới sử dụng trong 1 năm. Nếu con người có thể khai thác và tích trữ thậm chí một phần năng lượng đó trong những năm tới và giảm lệ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, đây sẽ là bước tiến rất quan trọng giúp làm chậm biến đổi khí hậu.

Mai Ka Theo Physorg