Lưu trữ hydro và phân tách hydro bằng vật liệu mao quản
Đã cập nhật: 2 giờ trước
Hydro không tạo ra carbon dioxide khi được dùng làm nhiên liệu, nên đây là một lựa chọn đầy hứa hẹn cho năng lượng sạch. Khó khăn là hydro là một khí rất nhẹ và chiếm nhiều thể tích. Để lưu trữ, người ta thường phải dùng bình áp suất rất cao hoặc nhiệt độ cực thấp.
Giữ hydro trong một miếng bọt biển
Vật liệu mao quản mang lại một lựa chọn khác. Bề mặt bên trong của chúng có thể giữ các phân tử hydro, nhờ đó chứa được nhiều khí hơn ở áp suất thấp hơn. Chúng tôi làm việc với các khung hữu cơ kim loại (MOF), những tinh thể chứa đầy lỗ xốp có kích thước cỡ phân tử.
MOF thường được tạo ra bằng lượng lớn dung môi và thời gian gia nhiệt dài. Chúng tôi đã thử một phương pháp đơn giản hơn: nghiền bi, tạo ra vật liệu bằng cách nghiền các nguyên liệu với nhau trong máy nghiền. Dùng phương pháp thống kê để tìm điều kiện tốt nhất, chúng tôi đã tạo ra một MOF trên nền đồng lưu trữ được lượng hydro bằng 3,2% khối lượng của nó ở 20 bar và −196 °C (77 K). Kết quả này gần với vật liệu được tạo ra theo cách thông thường và cao hơn khoảng 10% so với các nghiên cứu trước đó.
Điểm khác biệt nằm ở cách sản xuất. Quá trình chỉ mất vài phút và dùng chưa đến 2% năng lượng so với phương pháp thông thường.
Những cửa sập phân tử
Hydro còn có một dạng nặng hơn gọi là deuterium, rất khó tách vì hoạt động gần giống hydro thường. Chúng tôi nghiên cứu zeolit, những khoáng chất xốp có các lỗ được canh giữ bởi nguyên tử kim loại, hoạt động như những cửa sập tí hon.
Ở −196 °C, các vật liệu này hấp phụ lượng deuterium nhiều gấp khoảng hai lần hydro thường. Deuterium cũng di chuyển qua chúng chậm hơn. Sự khác biệt đó gợi ra một cách có thể dùng để phân tách hai dạng này.
Vì sao điều này quan trọng
Vật liệu lưu trữ rẻ hơn và sạch hơn có thể hỗ trợ một nền kinh tế hydro trong tương lai, còn khả năng phân tách tốt hơn có thể giúp việc sản xuất các đồng vị hydro dễ dàng hơn. Cả hai hướng đều cần phát triển thêm trước khi có thể áp dụng ở quy mô lớn.
Bình luận