Trung Quốc phát triển phương pháp mới, có thể tạo hơn 98% oxy từ CO₂

Nhóm nghiên cứu từ Đại học Nam Kinh cho biết, phương pháp này có thể sản xuất oxy hiệu quả trong những môi trường khắc nghiệt, từ đáy đại dương đến bề mặt sao Hỏa. Đáng chú ý, thiết bị không yêu cầu áp suất và nhiệt độ cao như các phương pháp truyền thống.

Nếu được cung cấp năng lượng từ nguồn tái tạo, công nghệ này có thể hỗ trợ mục tiêu trung hòa carbon, đồng thời tạo oxy phục vụ khám phá vũ trụ, cung cấp khí thở cho bộ đồ du hành, hỗ trợ sự sống dưới nước và xử lý khí thải công nghiệp.

Công nghệ tách CO₂ hiệu suất vượt trội

Trong tự nhiên, thực vật tạo oxy nhờ quang hợp, sử dụng hydro làm chất trung gian để chuyển hóa CO₂ thành oxy và glucose. Tuy nhiên, quá trình này khó tái tạo trong điều kiện nhân tạo với hiệu suất cao.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu từ Đại học Nam Kinh phối hợp cùng Đại học Phúc Đán, phát triển một phương pháp mới sử dụng lithium thay vì hydro. Các nhà khoa học thiết kế thiết bị điện hóa gồm cực âm là điện cực khí với chất xúc tác nano chứa rutheni và coban, cùng cực dương là lithium kim loại.

Quá trình hoạt động của thiết bị diễn ra theo hai giai đoạn. Đầu tiên, CO₂ phản ứng với lithium, tạo thành lithium carbonate (Li₂CO₃). Tiếp đó, lithium carbonate tiếp tục phản ứng để tạo ra lithium oxide (Li₂O) và carbon nguyên tố. Cuối cùng, qua quá trình oxy hóa điện hóa, Li₂O chuyển đổi thành ion lithium, đồng thời giải phóng oxy tinh khiết.

Với thiết kế tối ưu, công nghệ này đạt hiệu suất tạo oxy lên đến 98,6%, vượt xa hiệu suất của quang hợp tự nhiên.

Thiết bị điện hóa có thể được sử dụng để tạo oxy trên sao Hỏa. (Hình minh họa)

Tiềm năng ứng dụng cho sứ mệnh sao Hỏa

Công nghệ tách CO₂ mới có thể hoạt động với nhiều loại khí khác nhau, từ CO₂ tinh khiết đến hỗn hợp khí thải công nghiệp hay khí quyển mô phỏng của sao Hỏa.

Khí quyển sao Hỏa chủ yếu chứa CO₂ với áp suất chưa đến 1% so với Trái Đất. Để kiểm chứng hiệu quả công nghệ này, nhóm nghiên cứu tạo ra môi trường thử nghiệm gồm argon và 1% CO₂, mô phỏng điều kiện trên hành tinh đỏ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu chưa công bố lượng oxy thu được trong thí nghiệm này.

Nếu chứng minh được tính hiệu quả, công nghệ này sẽ trở thành một phần quan trọng trong các sứ mệnh thám hiểm sao Hỏa trong tương lai và có thể ứng dụng xây dựng môi trường sống dưới nước, phát triển hệ thống lọc không khí tiên tiến trên Trái Đất.

THANH TRÀ (Nguồn: Interesting Engineering) Link: https://interestingengineering.com/science/china-electrochemical-method-splits-co2-oxygen?group=test_b