Phương thức tiếp cận mới được nhóm nhà khoa học thuộc bộ phận nghiên cứu Vật liệu đa ngành cho Năng lượng Sạch và Môi trường (MC2E) tại RMIT đề xuất, sử dụng chất xúc tác là các tấm phosphide niken molypden xốp pha tạp nitơ để thực hiện quy trình điện phân nước biển thành hydro và oxy.

Phương pháp độc đáo này được trình bày chi tiết trong một nghiên cứu khoa học quy mô phòng thí nghiệm, công bố trên tạp chí Small, phát triên trên cơ sở sự hiện diện của lỗ chân lông lớn trong tấm xốp, cho phép tăng tính dẫn điện trong khi sự hiện diện của liên kết nitơ kim loại và polyanion bề mặt làm tăng tính ổn định của chất xúc tác và tăng cường tính chống ăn mòn, ngăn chặn hoạt tính hóa học clo phá hủy chất xúc tác.

Các nhà khoa học cho biết, những tấm xúc tác xốp pha tạp nitơ hiển thị "hiệu suất đáng chú ý", xúc tác đạt được sự phân tách nước hoàn toàn ở hiệu điện thế 1,52 và 1,55 V, mật độ dòng điện 10 mA/cm2 trong nước có 1 mol Kali Hydroxit tương tự nước biển.

Nhóm nghiên cứu kết luận, "Từ đó cho thấy, kiểm soát cấu trúc và thành phần có thể làm cho các chất xúc tác có hiệu quả trong nỗ lực hiện thực hóa sản xuất hydro chi phí thấp trực tiếp từ nước biển.".

Trưởng nhóm nghiên cứu, TS Nasir Mahmood, Nghiên cứu viên cao cấp tại RMIT, cho biết phương pháp mới này vượt qua một số rào cản liên quan đến bản chất giàu muối của nước biển.

"Trở ngại lớn nhất trong sản xuất hydro từ nước biển là clo, có thể được hình thành trong quá trình phân tách dưới dạng sản phẩm phụ. Nếu quy trình sản xuất nhằm nhu cầu hydro thế giới mà không giải quyết vấn đề này, chúng ta sẽ sản xuất tới 240 triệu tấn clo mỗi năm. gấp 3 đến 4 lần so với nhu cầu thế giới về clo. Không có lý do gì để thay thế việc sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch bằng sản xuất hydro nhưng lại gây hại cho môi trường bằng các sản phẩm phụ độc hại khác," TS Mahmood nhấn mạnh và nói thêm:

"Quy trình của chúng tôi không chỉ loại bỏ qua carbon dioxide trong sản xuất mà còn không có sản phẩm phụ clo."

Nghiên cứu sinh TS Suraj Loomba, TS Nasir Mahmood và TS Muhammad Waqas Khan thuộc Đại học RMIT. Ảnh: RMIT

Nghiên cứu sinh TS Suraj Loomba cho biết, phát triển các chất xúc tác thử nghiệm khác để tách hydro từ nước biển, nhóm nghiên cứu RMIT tập trung vào việc chế tạo những chất xúc tác hiệu quả cao, ổn định trong phản ứng, có thể được sản xuất công nghiệp hiệu quả với chi phí thấp.

Ông nói: "Phương thức tiếp cận của chúng tôi tập trung vào việc thay đổi thành phần hóa học bên trong các chất xúc tác thông qua một phương pháp đơn giản, tương đối dễ sản xuất mở rộng ở quy mô công nghiệp.

TS Mahmood lưu ý, công nghệ này hứa hẹn giảm đáng kể chi phí điện phân, đáp ứng mục tiêu của chính phủ Úc, sản xuất hydro xanh với giá 2 đô la mỗi kg, giúp hydro sản xuất từ năng lượng tái tạo cạnh tranh được với hydro, có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch.

Ông nói: "Phương pháp sản xuất hydro trực tiếp từ nước biển của chúng tôi rất đơn giản, có thể mở rộng quy mô và tiết kiệm chi phí hơn nhiều so với bất kỳ phương pháp sản xuất hydro xanh nào hiện có trên thị trường. Hoàn thiện và phát triển hơn nữa phương pháp này, chúng tôi hy vọng kỹ thuật mới có thể mở ra khả năng thành lập một ngành công nghiệp hydro xanh, sẽ phát triển mạnh ở Úc."

Nhóm nghiên cứu đã nôp đơn xin cấp bằng sáng chế cho phương pháp sản xuất hydro mới và làm việc với những đối tác doanh nghiệp trong ngành để phát triển công nghệ này. Giai đoạn tiếp theo là phát triển một nguyên mẫu điện phân đầy đủ, kết hợp một loạt những chất xúc tác hiệu quả để sản xuất một lượng lớn hydro trong kế hoạch trình diễn công nghệ hoàn chỉnh.