Quy trình mới giúp nâng cao hiệu quả sử dụng pin nhiên liệu hydro

Một quy trình mới đang được các kỹ sư hóa học thuộc trường đại học Purdue thử nghiệm để tạo ra hydro tại mức nhiệt độ của pin nhiên liệu mà không cần dùng chất xúc tác. Đây là một tín hiệu đáng mừng cho các phương tiện chạy bằng hydro và các thiết bị điện tử xách tay như camera kỹ thuật số, các thiết bị chẩn đoán y học, máy khử rung tim, điện thoại di động và máy tính xách tay. Cuộc nghiên cứu được tài trợ bởi Bộ năng lượng Hoa Kỳ và đang mở ra một quy trình mới.

Sử dụng các vật liệu chứa nhiều hydro

Các nhà khoa học nghiên cứu quy trình này đang sử dụng borane ammoniac – một chất hóa học dạng bột – cũng là một trong những chất rắn có hàm lượng hydro cao nhất. Khối lượng hydro chiếm tới 19,6% khối lượng của chất này, nên chỉ cần một lượng nhỏ cũng đủ chứa một lượng hydro tương đối lớn.

Quy trình kết hợp

Quy trình mới có tên thủy-nhiệt phân (hydrothermolysis), một sự kết hợp của 2 phương pháp tạo ra hydro – thủy phân và nhiệt phân. Chỉ sử dụng 1 phương pháp riêng rẽ thì không mấy hiệu quả, nhưng khi kết hợp lại chúng tạo ra một lượng lớn hydro từ borane ammoniac ở mức nhiệt độ của pin nhiên liệu.

Quy trình thực tế

Với phương pháp thủy phân, cần có chất xúc tác để sản sinh ra hydro khi nước và borane ammoniac được trộn lẫn. Với phương pháp nhiệt phân, nhiệt độ cần phải trên 170oC để giải phóng hydro. Lợi ích của việc kết hợp là quy trình này hoạt động hiệu quả ở mức nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ trong các thử nghiệm trên xe chạy bằng hydro. Sau một vài tử nghiệm, các nhà khoa học nhận thấy rằng, 77% borane ammoniac là lý tưởng để sản sinh ra lượng hydro tối ưu.

Hướng tới mục tiêu do chính phủ Mỹ đặt ra

Lượng hydro sản sinh ra từ quá trình thủy-nhiệt phân chiếm 14% trọng lượng sử dụng trong quy trình, cao hơn rất nhiều so với mức 5,5% trọng lượng mà chính phủ đặt mục tiêu; cao hơn sản lượng hydro từ các hệ thống thí nghiệm khác.

Nhóm nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu bao gồm Moiz Diwan - cựu nghiên cứu sinh của trường Purdue, Hyun Tae Hwang - nghiên cứu sinh, Ahmad Al-Kukhun - nghiên cứu sinh, trưởng nhóm là Arvind Varma, R. – Giáo sư khoa hóa học, Trường Kỹ sư hóa chất. Họ đã giới thiệu nghiên cứu của mình ngày 15/6, tại Hội nghị chuyên đề quốc tế về kỹ thuật phản ứng hóa học tổ chức ở Philadelphia.

Các kế hoạch tương lai

Sản xuất hydro một cách tiết kiệm và hiệu quả sẽ song song với với việc nghiên cứu các công nghệ tái chế các chất thải sản phẩm còn sót lại thành borane ammoniac. Đây sẽ là một bước tiến dài trong việc biến quy trình này thành sự lựa chọn khả thi giúp các loại xe chạy bằng hydro có thể chạy 350 dặm trước khi cần nạp nhiên liệu.

Minh Đức (theo alternative-energy-news.info)