Màng điện phân mới nâng cao hiệu suất điện phân nước trong môi trường kiềm thấp
Trong bối cảnh hydro xanh đang nổi lên như một nguồn năng lượng sạch thế hệ tiếp theo, việc phát triển công nghệ sản xuất ổn định và tiết kiệm chi phí trở thành thách thức trọng yếu. Các công nghệ điện phân nước truyền thống hiện gặp nhiều hạn chế khi triển khai quy mô lớn do chi phí hệ thống cao và gánh nặng vận hành.
Một nhóm nghiên cứu do TS. Dirk Henkensmeier tại Trung tâm Nghiên cứu Hydro và Pin nhiên liệu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST) dẫn đầu vừa công bố phát triển vật liệu màng điện phân mới có khả năng hoạt động ổn định và dẫn điện vượt trội trong điều kiện kiềm thấp.
.jpg)
Điểm nổi bật của công nghệ
- Hiệu suất cao trong môi trường kiềm loãng: Màng mới duy trì khả năng sản xuất hydro mạnh mẽ ngay cả khi nồng độ kiềm thấp, mở ra nền tảng công nghệ cho điện phân nước kiềm thấp.
- Thiết kế chống suy giảm hiệu suất: Cấu trúc màng được tối ưu để tránh các yếu tố gây xuống cấp trong vận hành dài hạn, đồng thời giữ ổn định chất điện giải.
- Kết quả thử nghiệm khả quan: Màng duy trì hiệu suất điện hóa trong thời gian dài, kể cả ở nhiệt độ cao, và đảm bảo tách biệt an toàn giữa hydro và oxy.
Lợi ích kinh tế và vận hành
- Tiết kiệm điện năng: Nhờ hỗ trợ dẫn ion ổn định ở kiềm thấp, màng cho phép điện phân ở điện áp thấp hơn, giảm tiêu thụ điện – yếu tố chiếm phần lớn chi phí sản xuất hydro.
- Giảm chi phí bảo trì: Tuổi thọ màng dài hơn giúp giảm tần suất thay thế và chi phí bảo dưỡng.
- Khả năng dùng chất xúc tác giá rẻ: Công nghệ này cho phép sử dụng vật liệu xúc tác chi phí thấp, góp phần giảm tổng chi phí đầu tư và vận hành.
Ý nghĩa chiến lược
Công nghệ mới dựa trên khái niệm LA-ISMWE (Low-Alkalinity Ion-Solvating Membrane Water Electrolysis), có thể ứng dụng cho nhiều hệ thống điện phân khác nhau. Điều này không chỉ tăng tính linh hoạt vận hành mà còn giúp giảm thêm chi phí sản xuất hydro xanh.
Trong bối cảnh thị trường vật liệu màng điện phân chủ chốt hiện do Mỹ, Canada và châu Âu chiếm lĩnh, thành tựu này được kỳ vọng sẽ thúc đẩy nội địa hóa vật liệu, thay thế nhập khẩu và mở đường cho xuất khẩu công nghệ điện phân sang các quốc gia sản xuất hydro.
TS. Henkensmeier nhấn mạnh: “Cho đến nay, công nghệ điện phân nước luôn phải đánh đổi giữa hiệu suất, độ ổn định và chi phí. Nghiên cứu này mở ra hướng cải thiện đồng thời cả ba yếu tố.” Ông kỳ vọng công nghệ mới sẽ góp phần giảm chi phí sản xuất hydro xanh và nâng cao năng lực cạnh tranh của Hàn Quốc trong lĩnh vực điện phân nước.
Hội đồng nghiên cứu khoa học và công nghệ quốc gia Hàn Quốc (ntbtra)