Nghiên cứu sinh tiến sĩ Yemima Ehrnst đang cầm
một thiết bị âm thanh đơn giản được sử dụng để tăng đáng kể sản lượng hyđrô
trong quá trình điện phânTrong khi pin không chứa đủ năng lượng hoặc sạc đầy pin mất
quá nhiều thời gian, hyđrô xanh đang nổi lên như một loại nhiên liệu không phát
thải quan trọng mang mật độ điện tử cao hơn và hỗ trợ nạp nhiên liệu nhanh.
Hyđrô xanh được tạo ra thông qua quá trình điện phân; tức tách các phân tử nước
thành hyđrô và ôxy bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để thu hút mỗi loại khí
đến một điện cực khác nhau, từ đó hyđrô có thể được thu giữ, nén và lưu trữ.
Vậy tại sao quá trình này lại hoạt động tốt hơn nhiều khi
nhóm RMIT bật sóng âm lai 10 MHz? Theo một báo cáo nghiên cứu vừa được công bố
trên tạp chí Advanced Energy Materials thì có một vài nguyên nhân.
Đầu tiên, rung động nước có tác dụng đẩy các phân tử nước ở
gần điện cực nhất, làm chúng văng ra khỏi mạng lưới tứ diện mà chúng có xu hướng
tập trung vào. Điều này dẫn đến nhiều phân tử nước “tự do” hơn có thể tiếp xúc
với các vị trí xúc tác trên điện cực.
Thứ hai, vì các khí riêng biệt tập hợp lại dưới dạng bong
bóng trên mỗi điện cực, rung động sẽ đẩy bong bóng thoát ra. Điều này đẩy nhanh
quá trình điện phân bởi vì các bọt bong bóng đó chặn sự tiếp xúc của điện cực với
nước và hạn chế phản ứng. Âm thanh cũng hỗ trợ bằng cách tạo ra hydronium (các
ion nước mang điện tích dương) và bằng cách tạo ra các dòng đối lưu hỗ trợ truyền
khối.
Trong các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã chọn sử dụng
các điện cực thường hoạt động khá kém. Quá trình điện phân thường được thực hiện
bằng cách sử dụng các kim loại bạch kim hoặc iridi hiếm và đắt tiền cũng như
các chất điện phân có tính axít hoặc bazơ mạnh để đạt được tốc độ phản ứng tốt
nhất nhưng nhóm RMIT đã sử dụng các điện cực vàng rẻ hơn và chất điện phân có độ
pH trung tính. Ngay khi nhóm bật chế độ rung âm thanh, mật độ dòng điện và tốc
độ phản ứng đã tăng gấp 14 lần.
Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là với một lượng năng lượng
nhất định được đưa vào máy điện phân, bạn sẽ nhận được lượng hyđrô gấp 14 lần
mà nước sẽ được phân tách thành hyđrô và ôxy nhanh và dễ dàng hơn. Và điều đó
có tác động ấn tượng đến hiệu suất tổng thể của máy điện phân. Giáo sư Leslie
Yeo, một trong những nhà nghiên cứu dẫn đầu cho biết: “Với phương pháp này,
chúng tôi có khả năng cải thiện hiệu suất chuyển đổi dẫn đến tiết kiệm năng lượng
ròng 27%”.
Từ các phản ứng nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng đến vật liệu
và chất điện phân có chi phí thấp hơn nhiều, nhóm tin rằng công trình của họ có
thể giúp giảm giá hyđrô xanh.
LH (New Atlas)