Chất xúc tác mới có thể thay thế platinum trong pin nhiên liệu

Các nhà nghiên cứu đến từ đại học Wisconsin-Milwaukee (UWM) đã vừa phát hiện một chất xúc tác nanorod giá rẻ với hiệu suất có thể so sánh với platinum. Cấu tạo từ nitơ - sắt được làm giàu và carbon, chất xúc tác mới hứa hẹn sẽ góp phần tạo nên những loại pin nhiên liệu vi khuẩn rẻ hơn và hiệu quả hơn với khả năng sản sinh hydro từ nước thải.

Pin nhiên liệu hydro là yếu tố quan trọng của năng lượng xanh. Nó đốt cháy hydro và chỉ thải ra nước, vì vậy rất thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, vấn đề ở đây là hydro không nằm dưới lòng đất để khai thác như dầu hay khí đốt tự nhiên. Mặc dù hydro là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ nhưng trên Trái Đất, nó chỉ tồn tại trong nước cũng như các chất hóa học khác. Để sử dụng nó như một nguồn năng lượng, hydro cần phải được chiết tách và thật không may là các nguồn cung cấp hydro thương mại ngày nay đều bắt nguồn từ nhiên liệu hóa thạch - điều này đi ngược với mục tiêu năng lượng xanh.

Một giải pháp thay thế là pin nhiên liệu vi khuẩn (MFC) sử dụng vi sinh vật để phá vỡ nước thải thành hydro và oxi. Đây là một nước đi đúng hướng nhưng vẫn chưa hoàn thiện. Để đạt được hiệu quả thực tế, một MFC cần một chất xúc tác để thúc đẩy một phản ứng hóa học có trong quy trình xử lý. Chất xúc tác thường là platinum vốn có thể đảm đương rất tốt vai trò này nhưng lại rất đắt đỏ với mức giá không hề dễ chịu: 1200 USD/ounce. Thêm vào đó, platinum là một chất rất dễ gây độc bởi lớp phủ bề mặt của nó. Vì vậy, việc tìm ra một chất xúc tác thay thế sạch hơn và rẻ hơn luôn được xúc tiến.

Trái với platinum, chất xúc tác nanorod do UWM phát hiện lại được tạo thành từ các nguyên tố phổ biến và rẻ. Nó bao gồm nitơ bám trên bề mặt của một que carbon với phần lõi là sắt cacbua. Theo các nhà nghiên cứu UWM, đây là cấu trúc tối ưu để electron có thể dẫn truyền. Kết quả là sau hơn 3 tháng thử nghiệm, chất xúc tác mới đã chứng minh hiệu năng phù hợp và thậm chí còn vượt trội hơn so với platinum bởi tính ổn định, tăng cường và quan trọng hơn cả là tính kinh tế. Platinum chiếm đến 60% giá thành của một khối pin MFC và với chất xúc tác của UWM, tỉ lệ này chỉ bằng 5% chi phí của platinum, hiển nhiên là tiết kiệm hơn rất nhiều.

Theo giáo sư Junhong Chen - người sáng tạo ra chất xúc tác nanorod nói trên: "pin nhiên liệu có thể trực tiếp chuyển đổi nhiên liệu thành điện. Với pin nhiên liệu, điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo có thể được truyền đến mọi nơi, mọi lúc, sạch hơn, hiệu quả hơn và lâu dài hơn." Với tầm nhìn hướng đến việc đưa chất xúc tác mới áp dụng vào thực tiễn, giáo sư Chen cùng các cộng sự hiện đang tập trung nghiên cứu các đặc tính của chất xúc tác và tìm kiếm cơ hội sản xuất hàng loạt.

Theo: Gizmag