Các nhà vật lí thuộc Đại học Houston đã phát hiện ra chất xúc tác có thể phân tách nước thành hydro và oxy, bao gồm các nguyên liệu sẵn có, giá rẻ và hoạt động hiệu quả hơn nhiều so với các chất xúc tác trước đó.

Điều này sẽ giải quyết một trong những rào cản chủ yếu trong việc sử dụng nước để tạo ra hydro, một trong những nguồn năng lượng sạch hứa hẹn nhất. Hydro là nguồn năng lượng sơ cấp sạch nhất mà chúng ta có trên Trái đất, Paul C. W. Chu, Chủ tịch khoa học của TLL Temple, Giám đốc sáng lập và nhà khoa học của Trung tâm Siêu dẫn Texas ở Đại học Houston, cho biết. Nước có thể là nguồn hydro phổ biến nhất nếu chúng ta có thể tách hydro ra khỏi liên kết mạnh của nó với oxy trong nước bằng cách sử dụng chất xúc tác.

Chất xúc tác, bao gồm metaphosphate sắt được phát triển trên nền bọt xốp niken dẫn điện, hiệu quả hơn rất nhiều so với các chất xúc tác trước đây, cũng như ít tốn kém hơn để sản xuất.

Chi phí rẻ, thấp hơn nhiều và hiệu quả tốt hơn nhiều, Zhifeng Ren, M.D. Anderson giáo sư vật lý và tác giả chính bài báo cho biết. Chất xúc tác cũng bền, hoạt động hơn 20 giờ và 10.000 chu kỳ trong thử nghiệm. Một số chất xúc tác cũng xuất sắc nhưng chỉ ổn định trong một hoặc hai giờ. Như vậy chẳng có ích gì, Ren nói.

Mặc dù về lý thuyết là đơn giản, việc phân tách nước thành hydro và oxy là một quá trình phức tạp, đòi hỏi hai phản ứng riêng biệt - phản ứng tiến hóa của hydro và phản ứng tiến hoá của oxy, mỗi phản ứng yêu cầu điện cực riêng biệt. Trong khi hydro là thành phần có giá trị hơn, nó không thể được tạo ra mà không tạo ra oxy. Và mặc dù các chất xúc tác hydrogen hiệu quả có sẵn, tuy nhiên việc thiếu chất xúc tác oxy rẻ và hiệu quả đã tạo ra bế tắc trong lĩnh vực này.

Theo các nhà nghiên cứu, hydro có một số lợi thế, được tạo ra từ phân tách nước bằng quá trình điện hóa, được gọi là điện phân nước, cho đến nay được coi là nguồn năng lượng sạch và bền vững để thay thế nhiên liệu hóa thạch và đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu đang gia tăng vì nước là vật liệu ban đầu duy nhất và sản phẩm phụ khi năng lượng sạch được tạo ra bằng cách chuyển hóa hydro lại thành nước.

Hydro có thể được lưu trữ. Hiện nay, hầu hết khí hydro được sản xuất bằng quy trình hóa nhiệt mêtan với hơi nước và khí hóa than, các phương pháp này làm tăng lượng khí thải cacbon của nhiên liệu mặc dù thực tế nó cháy hoàn toàn.

Chen cho biết, các phản ứng tiến hoá oxy thường phụ thuộc vào chất xúc tác điện hóa sử dụng một kim loại quý như iridi, bạch kim hoặc ruteni. Nhưng các chất này đắt tiền và không có sẵn.

Ren nói: trong nghiên cứu này, chúng tôi phát hiện ra một chất xúc tác điện hóa hoạt động có độ hoạt hóa cao và rất ổn định trên cơ sở các nguyên tố dồi dào của trái đất, thậm chí còn tốt hơn các kim loại quý. Phát hiện của chúng tôi có thể dẫn đến phương pháp tiếp cận kinh tế hơn để sản xuất hydro bằng điện phân nước.

Sự phân tách nước có thể được kích hoạt bằng dòng điện hoặc thông qua quá trình quang xúc tác, sử dụng năng lượng mặt trời. Việc phân tách nước trực tiếp bằng năng lượng mặt trời là rất không hiệu quả, vì nước chỉ có thể hấp thụ một phần nhỏ của phổ ánh sáng. Lý tưởng là, Ren cho biết, năng lượng mặt trời được sử dụng để tạo ra điện năng dùng cho phân tách nước.