Công nghệ điện cực giúp sản xuất nhiên liệu hydro từ nước biển

Vì muối trong nước biển có tính ăn mòn và điều này sẽ khiến quá trình sản xuất tạo ra khí clo độc hại, nhưng công nghệ điện cực mới có thể tách nhiên liệu hydro sạch từ nước biển mà không cần lọc hay xử lý trước.

Công nghệ này đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc thương mại hóa hydro như một giải pháp năng lượng bền vững.

"Phương pháp điện phân truyền thống chỉ có thể thực hiện được với nước tinh khiết, một nguồn tài nguyên ngày càng khan hiếm", Doug Wicks tại Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến - Năng lượng (ARPA-E) thuộc Bộ Năng lượng Mỹ cho biết trong một thông cáo báo chí. "Chúng ta giờ đây không còn phải phụ thuộc vào nước tinh khiết mà thay vào đó là nguồn tài nguyên nước dồi dào: đại dương".

Nước biển sẽ trở thành nguồn nhiên liệu hydro sạch. (Ảnh: Tamara Kulikova/Alamy)

Quy trình này sử dụng một catốt tích điện âm và một anot tích điện dương để tách nước biển thành bốn "dòng" – oxy, hydro, các axit và kiềm vô hại. Dòng kiềm phản ứng với CO₂ trong khí quyển, tạo thành các khoáng chất ổn định, được đổ trở lại biển, trong khi dòng axit sẽ trở lại đại dương sau khi được phục hồi độ pH ban đầu bằng cách cho chảy qua các loại đá giàu silica.

Điện phân nước biển không chỉ tạo ra hydro và oxy mà còn sinh ra khí clo (Cl₂), một chất độc hại, do sự hiện diện của ion chloride (Cl⁻) trong nước biển. Quá trình này có thể gây ăn mòn các điện cực và làm hỏng nhanh chóng thiết bị điện phân. Theo kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, Chen và các đồng nghiệp dự đoán rằng các cực dương này có thể hoạt động liên tục trong khoảng ba năm trước khi cần bảo trì, tức là tháo ra để phủ lại lớp chặn clo.

Pau Farras, một nhà khoa học tại Đại học Galway ở Ireland, đã nhận xét rằng hiệu suất kéo dài ba năm của các cực dương chọn lọc oxy là một kết quả rất ấn tượng. Ông đồng ý rằng đây là một phương pháp đầy hứa hẹn để sử dụng nước biển trong việc sản xuất nhiên liệu hydro. Tuy nhiên, Farras nhấn mạnh rằng mặc dù kết quả phòng thí nghiệm rất khả quan, vẫn cần phải kiểm tra xem liệu những cực dương này có thể duy trì hiệu suất tương tự khi hoạt động trong môi trường tự nhiên hay không.

Công ty đang phát triển các cực dương chọn lọc oxy sẽ sớm bắt đầu sản xuất hàng loạt tại một nhà máy ở California, với công suất dự kiến khoảng 4000 cực dương mỗi năm. Dự án này hứa hẹn mang lại kết quả đáng chú ý, với khả năng loại bỏ 10 tấn CO₂ và sản xuất 300 kg hydro mỗi ngày.

• Lò phản ứng hút nước biển để sản xuất hydro trên tàu
• Tạo nhiên liệu hydro từ ánh sáng mặt trời và nước thải
• Sản xuất nhiên liệu hydro từ tảo biển