Chất xúc tác mới vừa tạo ra nhiên liệu hydro vừa xử lý nước thải

Hydro khi được chiết xuất từ ​​nước bằng cách sử dụng ánh nắng mặt trời thay vì nhiên liệu hóa thạch, trở thành nguồn năng lượng không gây ô nhiễm. Tuy nhiên, các phương pháp hiện có để tách hoặc phá vỡ các phân tử nước bằng chất xúc tác và ánh sáng đòi hỏi phải sử dụng các chất phụ gia hóa học để thúc đẩy quá trình. Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã tạo ra chất xúc tác có thể phá hủy thuốc và các hợp chất khác trong nước thải để sản xuất nhiên liệu hydro, loại bỏ chất ô nhiễm trong khi tạo ra sản phẩm hữu ích.

Khai thác năng lượng mặt trời để tách nước thành nhiên liệu hydro là nguồn tài nguyên tái tạo triển vọng, nhưng đây là quá trình diễn ra chậm ngay cả khi chất xúc tác được sử dụng để tăng tốc. Trong một số trường hợp, rượu hoặc đường được bổ sung để thúc đẩy sản sinh hydro, nhưng các hóa chất này bị phá hủy khi hydro được tạo ra, đồng nghĩa với việc phương pháp này không thể tái tạo.

Trong một chiến lược riêng biệt, các nhà khoa học Trung Quốc đã sử dụng các chất gây ô nhiễm trong nước thải để tăng cường sản sinh nhiên liệu hydro. Trong khi các chất xúc tác từ titan vừa loại bỏ chất gây ô nhiễm và tạo ra hydro, nhưng hiệu quả thấp hơn mong đợi cho cả hai bước do các vị trí phản ứng chồng chéo. Cách khắc phục là tạo ra chất xúc tác bằng cách nung chảy đồng thời nhiều kim loại dẫn điện, tạo ra các vị trí riêng biệt cho phản ứng xảy ra. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã kết hợp oxit coban và titan dioxit để tạo ra chất xúc tác với chức năng kép có thể phân hủy các loại thuốc thông thường trong nước thải, đồng thời chuyển đổi nước thành hydro dùng làm nhiên liệu một cách hiệu quả.

Để tạo ra chất xúc tác, các nhà nghiên cứu đã phủ các tinh thể titanium đioxit có kích thước nano bằng một lớp oxit coban mỏng. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy vật liệu này không tạo ra nhiều hydro, do đó, bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu đã tăng cường chất xúc tác kép này với 1% trọng lượng là các hạt nano bạch kim - chất xúc tác hiệu quả dù đắt đỏ để tạo ra hydro. Trong điều kiện có ánh nắng mặt trời mô phỏng, chất xúc tác phủ bạch kim phân hủy hai chất kháng sinh và tạo ra một lượng lớn hydro.

Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm sản phẩm xúc tác trong nước thải thực tế, nước từ một con sông ở Trung Quốc và các mẫu nước đã khử ion. Trong điều kiện ánh nắng mặt trời mô phỏng, chất xúc tác kích thích sản sinh hydro trong cả ba mẫu. Lượng hydro lớn nhất thu được từ mẫu nước thải. Chất xúc tác mới có thể là lựa chọn xử lý nước thải bền vững và đồng thời sản xuất nhiên liệu hydro.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí ES&T Engineering của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.

N.P.D (NASATI), theo https://scitechdaily.com/double-duty-new-catalyst-generates-hydrogen-fuel-while-cleaning-up-