Phân Tách CO2 Với Tốc độ Nhanh, Chi Phí Thấp Và Hiệu Quả Hơn

Nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học vật liệu Steve Suib đã tạo ra chất xúc tác mới có khả năng phân tách CO2 thành các hóa chất hữu ích với tốc độ nhanh, chi phí thấp và hiệu quả hơn phương pháp thông thường. Phát hiện này có thể biến CO2 thành nhiên liệu một cách kinh tế.

CO2 là loại khí ổn định và dồi dào. Trên thực tế, khí thải này có khối lượng lớn và CO2 dư thừa trong khí quyển đang làm biến đổi khí hậu của hành tinh. Do đó, nhiều nhà hóa học đang nghiên cứu những phương thức hiệu quả để biến đổi CO2 thành các sản phẩm hữu ích khác. Nhưng tính ổn định của CO2 làm cho quá trình này trở nên khó khăn. Thật khó để phân tử này phản ứng với bất cứ phân tử khác.

Kỹ thuật tốt nhất hiện để tách CO2 về mặt điện hóa thành các phần sẽ thúc đẩy phản ứng hóa học là sử dụng chất xúc tác từ bạch kim. Nhưng bạch kim là kim loại quý hiếm và đắt tiền. Vì thế, nhóm nghiên cứu đứng đầu là Yongtao Meng tại Viện Khoa học vật liệu Steve Suib và hiện là nhà nghiên cứu tại trường Đại học Stanford, đã đưa ra một phương thức hiệu quả hơn. Nhóm nghiên cứu đã chế tạo pin điện hóa chứa đầy chất xúc tác bọt xốp được làm từ niken và sắt. Cả hai đều rẻ tiền và dồi dào. Khi khí CO2 đi vào pin điện hóa và điện áp xuất hiện, chất xúc tác giúp CO2 (một nguyên tử cacbon với 2 nguyên tử oxy) phân tách oxy tạo thành CO (một nguyên tử cacbon với một nguyên tử oxy.) CO rất dễ phản ứng và là tiền chất hữu ích để tạo ra nhiều loại hóa chất, bao gồm cả nhựa và nhiên liệu như xăng.

Chất xúc tác sắt-niken mới không chỉ hoạt động tốt, mà còn thực sự hiệu quả hơn quy trình bạch kim đắt đỏ mà nó có thể thay thế. Pin điện hóa sử dụng chất xúc tác sắt-niken đạt hiệu suất gần 100%.

Suib nói: "Đây là điều gần như chưa từng nghe thấy trước đây. Thông thường trong một hệ thống tốt, bạn sẽ đạt hiệu suất từ 90 - 95%, nhưng nó không thể ổn định, nên không hoạt động ở cùng điện áp thấp hoặc không thể rẻ".

Phòng thí nghiệm của Suib đã sử dụng kính hiển vi điện tử quét để xác định các mặt cắt của chất xúc tác sắt niken mới, cho thấy cấu trúc bên trong của nó. Về mặt kỹ thuật, đây là cacbonat hydroxit sắt niken với cấu trúc xốp cho phép khí CO2 di chuyển qua kính hiển vi. Nghiên cứu đã chứng minh chất xúc tác vẫn còn nguyên và không bị hỏng hóc do quá trình sử dụng.

Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ xem xét khả năng mở rộng quy trình và thử nghiệm trong các tình huống công nghiệp như các nhà máy điện phát thải khối lượng lớn CO2.

N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-11-carbon-dioxide-faster-cheaper-efficiently.html, 15/11/2019