Lò phản ứng hydro hút nước biển để cấp năng lượng cho tàu

13:08, 30/07/2024

(SHTT) - Phương pháp sản xuất hydro của MIT có thể ứng dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ hoặc pin nhiên liệu trong các phương tiện hàng hải. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Cell Reports Physical Science.

Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) phát triển phương pháp mới để sản xuất nhiên liệu hydro với nước biển và bã cà phê.

Hai nhà nghiên cứu MIT Aly Kombargi (trái) và Niko Tsakiris (phải) với lò phản ứng hydro mới.

Hydro là một yếu tố quan trọng trong sứ mệnh khử carbon do đốt cháy sạch, giàu năng lượng và khi dùng cho pin nhiên liệu thì chỉ thải ra nước. Nhưng một trở ngại lớn là hydro khó bảo quản và vận chuyển vì những phân tử tí hon có xu hướng rò rỉ qua thùng chứa và đường ống. Điều này không chỉ gây thất thoát mà lượng hydro dư thừa còn có thể gây hại trong khí quyển.

Công nghệ mới của MIT giúp sản xuất hydro ngay tại chỗ. Thứ duy nhất cần vận chuyển và bảo quản là viên nhôm, ổn định và dễ sử dụng hơn nhiều. Khi thử nghiệm, một viên nhôm nặng 0,3 g đặt trong nước ngọt khử ion đã tạo ra 400 ml hydro chỉ trong 5 phút. Khi tăng quy mô, nhóm nghiên cứu ước tính 1 g viên nhôm có thể tạo ra tới 1,3 lít hydro. Điều này dựa trên việc nhôm phản ứng rất mạnh với oxy. Do đó, khi cho nhôm vào nước, nó nhanh chóng tước O khỏi H2O và để H2 thoát ra.

Nhóm nghiên cứu đã xử lý trước viên nhôm với hợp kim gali và indi, cho phép phản ứng kéo dài hơn. Có một nhược điểm là gali và indi rất hiếm và đắt, nhưng nhóm nghiên cứu phát hiện rằng thực hiện phản ứng trong dung dịch ion khiến hợp kim kết tụ thành dạng có thể vớt ra và tái sử dụng. Nước biển chính là một dung dịch ion.

Vấn đề tiếp theo là tốc độ phản ứng trong nước biển rất chậm. Nhóm nghiên cứu khắc phục bằng cách thêm bã cà phê, giúp rút ngắn thời gian đáng kể, từ 2 tiếng xuống chỉ còn 5 phút. Chìa khóa ở đây là imidazole, một hợp chất trong caffeine.

Nhóm chuyên gia cho rằng phương pháp mới đặt nền tảng cho một lò phản ứng hydro thiết thực, cung cấp năng lượng cho các phương tiện trên biển. "Phương pháp này rất thú vị với các phương tiện hàng hải như thuyền hoặc tàu ngầm vì không cần mang theo nước biển. Nước biển luôn có sẵn", Aly Kombargi, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Thử nghiệm đầu tiên sẽ diễn ra với một tàu lượn dưới nước nhỏ. Nhóm nghiên cứu ước tính, con tàu có thể chạy liên tục 30 ngày bằng cách bơm nước biển từ môi trường xung quanh qua một lò phản ứng chứa khoảng 18 kg viên nhôm.

"Chúng tôi đang chứng minh một phương pháp mới để sản xuất nhiên liệu hydro, không cần mang hydro mà mang theo nhôm. Tiếp theo, chúng tôi cần tìm ra cách ứng dụng cho xe tải, tàu hỏa, có thể cả máy bay. Có lẽ thay vì mang theo nước, chúng tôi sẽ chiết xuất nước từ hơi ẩm xung quanh để sản xuất hydro", Kombargi chia sẻ.