Sản xuất nhiên liệu hyđrô giá rẻ từ nước biển
Nghiên cứu mới đã phát triển một loại chất xúc tác để sản xuất hyđrô từ nước với giá rẻ, tuy nhiên trước tiên sẽ tạo ra các phân tử có đặc tính giống như nam châm. Hyđrô là nguồn năng lượng sạch hiện nay được sản xuất từ khí thiên nhiên và tạo ra sản phẩm phụ (by-product) là cácbon điôxít (CO2). Tuy nhiên, việc sản xuất hyđrô từ nước lại tạo ra sản phẩm phụ là ôxy.
Những chất xúc tác truyền thống
có khả năng tách nước thành hyđrô và ôxy thường quá đắt hoặc không đủ mạnh để
tách hiệu quả phân tử nước trong sản xuất hyđrô để làm nhiên liệu giá rẻ, tuy
nhiên nghiên cứu mới đã phát triển một loại chất xúc tác molypđen mạnh và rẻ,
đủ để đáp ứng nhu cầu này, nhưng biện pháp này vẫn đòi hỏi quá nhiều năng
lượng. Nhưng nó mở ra triển vọng mới cho các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu
về chất xúc tác phân tách nước lý tưởng.
Một biện pháp phân tách
nước truyền thống thành H2 và O2 là sử dụng chất xúc tác
platin, nhưng kim loại này quá đắt để có thể sản xuất thương mại. Những biện
pháp khác sử dụng enzym của vi khuẩn được gọi là enzym thuỷ phân (hydrogenases)
có chứa prôtêin sử dụng niken và sắt, tuy nhiên những phương pháp này hoặc là
quá cồng kềnh, chậm hoặc là không hiệu quả trong lĩnh vực thương mại.
Nghiên cứu mới của các nhà
khoa học thuộc University of California, Berkeley, Hoa Kỳ đã kết hợp các nguyên
tử kim loại với các nhóm phân tử hữu cơ (được gọi là PY5) để tạo ra các phân tử
chủ yếu mang đặc tính của nam châm. Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu là Jeffrey Long
đã phát hiện ra rằng, một trong những phân tử của chúng, hợp chất molybdenum-oxo,
có khả năng di chuyển các electron. Đây là điều kiện quan trọng trong các hệ
thống phân tách nước, vì vậy họ đã kiểm tra khả năng tách nước của chúng để sản
xuất khí hydro và đã đạt được thành công lớn.
Hợp chất
Molypden có thể hoạt động trong nước biển hoặc nước tinh khiết không chứa các
phụ chất. Hợp chất ổn định nhờ 5 liên kết giữ molypđen tại chỗ. Qua thí nghiệm,
Long cho biết, phân tử giữ ổn định một thời gian dài trong những dung dịch có
chứa nước và không bị suy giảm trong hoạt động xúc tác. Thậm chí, phân tử vẫn
ổn định khi có các tạp chất được phát hiện trong nước biển. Biện pháp này sẽ
làm giảm được chi phí vì không cần các axít hữu cơ hoặc các dung môi.
Sự ổn định của
hợp chất làm cho nó bền hơn các hợp chất niken và sắt được sử dụng trước đây,
tuy nhiên nó hoạt động chậm hơn hydrogenases tự nhiên và cần điện áp cao hơn để
hoạt động. Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang làm thí nghiệm với các kim loại khác
và dừng thí nghiệm với nhóm PY5 để tìm cách nâng cao tốc độ và hiệu quả, giảm
những nhu cầu về năng lượng. Họ cũng đang nghiên cứu khả năng kết nối hệ thống
với nguồn điện được sản xuất từ năng lượng mặt trời để tạo ra chất xúc tác thậm
chí có khả năng tốt hơn.