Lần đầu tiên tạo ra được hệ thống phân tách cacbon điôxit giá rẻ

0
5883

Bằng cách sử dụng loại chất có rất nhiều trên Trái đất, lần đầu tiên các nhà khoa học tại Đại học Bách khoa liên bang Thụy Sĩ (EPFL) đã xây dựng được hệ thống có giá rẻ phân tách CO2 thành CO, một phản ứng cần thiết để biến năng lượng tái tạo thành nhiên liệu.Tương lai của năng lượng sạch phụ thuộc vào khả năng lưu giữ năng lượng một cách hiệu quả từ các nguồn tái tạo và cách thức sử dụng nó của chúng ta như thế nào.

Hiện nay, phương pháp phổ biến để phân tách CO2 là điện phân carbon dioxide thành carbon monoxide (CO), sau đó được trộn với hydro để tạo ra hydrocacbon lỏng giống như xăng hoặc dầu hỏa để có thể dùng làm nhiên liệu. Tuy nhiên, chúng ta hiện đang thiếu các chất xúc tác có số lượng dồi dào trên Trái đất để phân tách hiệu quả CO2 ban đầu thành CO và oxy, điều này khiến cho việc sử dụng năng lượng tái tạo vô cùng tốn kém và rất khó khăn.

Mới đây các nhà khoa học tại EPFL đã khai thác thành công một chất xúc tác tồn tại dồi dào trên Trái đất trên cơ sở các sợi dây nano oxit đồng được biến đổi thành oxit thiếc. Hệ thống này có thể tách CO2 với hiệu suất đạt 13.4%. Công trình nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Energy, thúc đẩy các nhà nghiên cứu trên thế giới nỗ lực tạo ra các loại nhiên liệu gốc cacbon nhân tạo từ CO2 và nước.

Nghiên cứu này do nhóm nghiên cứu phòng thí nghiệm Michael Grätzel tại EPFL phát triển. Grätzel cũng là nhà khoa học nổi tiếng trên toàn thế giới với phát minh pin mặt trời hấp thụ chất nhạy quang đầu tiên (dye-sensitized solar cells) hay còn có tên gọi là pin Grätzel. Chất xúc tác này, do nghiên cứu sinh bậc tiến sỹ Marcel Schreier và nghiên cứu sinh bậc sau tiến sỹ Jingshan Luo khai thác, nó được tạo ta bằng cách lắng đọng một lớp nguyên tử oxit thiếc trên sợi dây nano oxit đồng. Việc ứng dụng được những chất tồn tại dồi dào trên Trái đất khiến cho thiết kế này có chi phí chất xúc tác thấp những vẫn gia tăng một cách đáng kể năng suất của CO, trái ngược với các sản phẩm khác được tạo ra từ quá trình điện phân CO2.

Chất xúc tác được tích hợp vào hệ thống điện phân CO2 và liên kết với một pin năng lượng mặt tam chuyển tiếp (GaInP / GaInAs / Ge) để tạo ra một thiết bị điện phân CO2. Hệ thống này sử dụng chất xúc tác giống như là một điện cực hai chức năng (bifunctional) để làm phân giảm CO2 thành CO và tạo ra oxy thông qua phản ứng “thoát khí oxy”. Hai chất này sau đó được phân tách bằng một màng lưỡng cực.

Khi sử dụng nguồn năng lượng mặt trời, hệ thống này có khả năng chuyển đổi CO2 thành CO với hiệu suất 13,4%, và hiệu suất Faradaic có thể lên đến 90%.

Theo Luo cho biết: “Công trình nghiên cứu này đưa ra một tiêu chuẩn mới cho việc cắt giảm CO2 bằng năng lượng mặt trời. Và đây là lần đầu tiên tạo ra được chất xúc tác bi-functional có giá thành rẻ như vậy”.

Có rất ít chất xúc tác – trừ những chất xúc tác đắt tiền như vàng, bạc – có khả năng dùng để chuyển CO2 thành CO trong nước, một trong những khâu quan trọng đối với các ứng dụng công nghiệp”, Schreier nhấn mạnh.

P.T.T (NASATI), Theo https://phys.org/news/2017-06-low-cost-carbon-dioxide.html, 6/6/2017