Nguồn nhiên liệu cực rẻ, dễ sản xuất cho ô tô chạy thay thế cả xăng dầu và điện

Hydro từ lâu đã được coi là nguồn nhiên liệu tiềm năng cho nhiều lĩnh vực – từ nhà ở, tàu thuyền cho đến ô tô. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất nằm ở việc tách và lưu trữ hydro một cách hiệu quả từ các nguồn như nhiên liệu hóa thạch, sinh khối hoặc nước. Hiện tại, natri borohydride là vật liệu chứa hydro khả thi nhất, bởi chỉ cần tiếp xúc với nước là có thể sinh ra hydro.

Dù vậy, để tăng tốc quá trình tạo hydro, công nghệ này vẫn phụ thuộc vào chất xúc tác làm từ kim loại quý vốn rất đắt đỏ. Điều này khiến các nhà khoa học phải tìm kiếm giải pháp thay thế. Tại Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Nanoarchitectonics (MANA) ở Nhật Bản, họ đang thử nghiệm một “ứng cử viên” sáng giá: gỉ sét - thứ vốn là “ác mộng” của những người yêu xe.

Cụ thể, MANA đang nghiên cứu một loại khoáng chất hydroxide sắt hỗn hợp hóa trị, thường được gọi là “gỉ xanh”. Loại gỉ này thường hình thành trên sắt và thép trong môi trường ít oxy, giàu ion chloride như nước biển. Nó cũng thường gặp trên tàu thuyền và xác tàu đắm.

Về bản chất, gỉ xanh là hợp chất màu xanh lục, không ổn định, hình thành khi môi trường thay đổi luân phiên giữa điều kiện giàu oxy và thiếu oxy, có sự hiện diện của nước, ion chloride và các anion khác. Trước đây, người ta cho rằng nó quá bất ổn để ứng dụng, nhưng nghiên cứu mới đã gợi mở một hướng đi khả thi.

Giải pháp mà MANA đưa ra là biến đổi gỉ xanh bằng dung dịch đồng chloride. Theo kết quả nghiên cứu, quá trình này tạo ra các cụm oxit đồng kích thước nano tại rìa hạt, hình thành các điểm hoạt tính cao cho phản ứng sinh hydro. Cấu trúc gỉ xanh còn có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời, truyền năng lượng qua các cụm đồng để nâng cao hiệu suất phản ứng.

Thử nghiệm cho thấy gỉ xanh khi đóng vai trò chất xúc tác có thể đạt tần suất tạo hydro cao, ít nhất ngang bằng với các chất xúc tác kim loại quý và trong tương lai thậm chí có thể vượt trội hơn.

Điều khiến MANA công bố nghiên cứu là tính khả thi, triển vọng ứng dụng và khả năng mở rộng. Thực tế, đã có các chương trình thử nghiệm dùng công nghệ natri borohydride trên tàu chạy bằng hydro. MANA cho biết gỉ xanh có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng, dễ sản xuất và dễ dàng tích hợp vào các dự án hiện tại.

“Chúng tôi kỳ vọng chất xúc tác này sẽ được ứng dụng cho pin nhiên liệu hydro trên nhiều phương tiện như ô tô hay tàu thủy. Hy vọng nó sẽ mở ra nhiều hình thức di chuyển không phát thải trong tương lai”, theo Tiến sĩ Yusuke Ide, Nhóm Hóa học Nano phân lớp tại MANA.

Khi đề cập đến chuyện sản xuất, MANA chưa tiết lộ vấn đề này dễ hay khó. Nguồn nguyên liệu vốn rất sẵn có: nước biển gần như vô hạn, sắt thép phổ biến và có thể tái chế. Nếu chỉ cần thả sắt thép xuống biển là tạo ra gỉ xanh, việc áp dụng khoa học và công nghệ sản xuất chắc chắn sẽ giúp tăng tốc quy trình và tạo ra nhiều hydro hơn.

Về lý thuyết, điều này mở ra viễn cảnh về hình thức tái chế tuyệt đối: khi một chiếc xe hết vòng đời, thép và sắt từ nó sẽ được dùng để tạo ra vật liệu sản xuất và lưu trữ hydro cho những chiếc xe mới. Tuy nhiên, nghiên cứu này vẫn cần thời gian dài để trở thành hiện thực.

Xe điện đã tốn gần 140 năm để đạt hiệu suất đủ phục vụ thị trường, nhưng đến nay vẫn chưa thực sự rẻ và thân thiện môi trường. Công nghệ hydro cũng được nghiên cứu hơn 80 năm, song nhiều người kỳ vọng tiến trình này sẽ nhanh hơn nhờ tận dụng các thành tựu công nghệ xe điện đã và sẽ tiếp tục phát triển trong những năm tới.

Theo CarBuzz

Bạn có góc nhìn (hoặc có trải nghiệm) nào về vấn đề trên? Hãy để lại bình luận bên dưới hoặc chia sẻ bài viết về Ban Ô tô xe máy theo email: otoxemay@vietnamnet.vn. Các nội dung phù hợp sẽ được đăng tải. Xin cảm ơn!

Nguyễn Tiến Dũng