Nhật Bản tìm ra 'chén thánh' giúp tăng hiệu suất sản xuất hydro xanh hơn 1.000%, thế giới phải dè chừng
Một chất xúc tác mới giúp tăng hiệu suất sản xuất hydro xanh hơn 1.000% có thể giúp Nhật Bản dẫn đầu thế giới về năng lượng sạch.
Các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu RIKEN, một trong những trung tâm nghiên cứu hàng đầu của Nhật Bản, vừa công bố bước đột phá có thể làm thay đổi cục diện ngành năng lượng tái tạo. Nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công một chất xúc tác mới dựa trên oxit mangan, giúp tăng hiệu suất sản xuất hydro xanh lên hơn 1.000% so với các công nghệ hiện hành.
Hydro xanh từ lâu đã được coi là chìa khóa cho một nền kinh tế không phát thải carbon. Đây là loại nhiên liệu được tạo ra nhờ quá trình điện phân nước bằng nguồn năng lượng tái tạo như gió hoặc mặt trời. Hydro có thể lưu trữ năng lượng, cung cấp nhiên liệu cho xe chạy pin nhiên liệu, hoặc làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp nặng mà các công nghệ điện trực tiếp khó thay thế.
 |
| Hydro xanh từ lâu đã được coi là chìa khóa cho một nền kinh tế không phát thải carbon |
Trong số các công nghệ điện phân hiện có, phương pháp sử dụng màng trao đổi proton (PEM) được đánh giá rất cao nhờ hiệu suất vượt trội và khả năng vận hành linh hoạt với nguồn điện không ổn định. Tuy nhiên, chi phí vẫn là rào cản lớn nhất khi công nghệ này phụ thuộc vào những kim loại quý hiếm và đắt đỏ như platin hay iridi để làm chất xúc tác.
Chính vì vậy, đột phá từ nhóm RIKEN đã mở ra cánh cửa mới. Thông qua việc tái cấu trúc mạng tinh thể của oxit mangan, các nhà khoa học đã tăng cường liên kết giữa các nguyên tử oxy và bề mặt chất xúc tác. Nhờ đó, vật liệu mới trở nên ổn định hơn, bền vững hơn trong môi trường axit vốn rất khắc nghiệt của quá trình điện phân.
Trong các thử nghiệm tại phòng thí nghiệm, chất xúc tác mới này đã cho thấy hiệu suất duy trì mật độ dòng điện 200 mA/cm² liên tục suốt hơn 1.000 giờ. Kết quả này ngang ngửa với hiệu suất thường chỉ đạt được khi sử dụng iridi. Không những vậy, lượng hydro tạo ra còn cao gấp 10 lần so với các chất xúc tác thông thường không sử dụng kim loại quý.
Không dừng lại ở đó, công bố trên tạp chí danh tiếng Nature Catalysis cho biết chất xúc tác từ oxit mangan còn có khả năng kéo dài tuổi thọ của các vật liệu giá rẻ khác lên tới 40 lần. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất, mở đường cho khả năng thay thế hoàn toàn iridi trong công nghệ điện phân hydro.
Mặc dù nghiên cứu vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, giới chuyên gia đánh giá đây là một bước tiến quan trọng. Nếu tiếp tục được cải thiện về hiệu suất và độ bền, chất xúc tác mới có thể thúc đẩy nhanh quá trình thương mại hóa hydro xanh trên quy mô lớn.
Với lợi thế này, Nhật Bản đang đứng trước cơ hội dẫn đầu thế giới trong cuộc đua phát triển nền kinh tế hydro. Thành công của công nghệ mới sẽ giúp quốc gia này tiến gần hơn tới mục tiêu chuyển đổi năng lượng bền vững, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, đồng thời đóng góp vào nỗ lực toàn cầu trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
