Vật liệu mới tạo ra hydro từ muối và nước ô nhiễm

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa Tomsk cùng với các nhà khoa học tại trường Đại học Hóa học và Công nghệ, Prague và trường Đại học Jan Evangelista Purkyne ở Ústí nad Labem đã chế tạo được vật liệu 2 chiều mới để sản xuất hydro, tạo nền tảng cho năng lượng thay thế. Vật liệu này sinh ra các phân tử hydro từ nước ngọt, nước mặn và nước ô nhiễm một cách hiệu quả khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces.

"Hydro là nguồn năng lượng thay thế. Do đó, sự phát triển của các công nghệ hydro có thể trở thành giải pháp cho thách thức năng lượng toàn cầu. Tuy nhiên, một số vấn đề cần được giải quyết. Đặc biệt, các nhà khoa học vẫn đang tìm kiếm các phương pháp xanh và hiệu quả để sản xuất hydro. Một trong những phương pháp chính là phân tách nước khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Trên hành tinh có nhiều nước nhưng chỉ có một vài phương pháp phù hợp để khử mặn nước biển hoặc nước ô nhiễm. Ngoài ra, phổ hồng ngoại chiếm 43% ánh nắng mặt trời được sử dụng rất ít", Olga Guselnikova, trưởng nhóm nghiên cứu nói.

Vật liệu mới có cấu trúc ba lớp dày 1 micromet. Lớp dưới là màng vàng mỏng, lớp thứ hai được làm từ bạch kim dày 10 nm và lớp thứ ba là màng khung kim loại hữu cơ của các hợp chất crom và phân tử hữu cơ.

"Trong các thí nghiệm, chúng tôi đã tưới nước vào vật liệu và niêm phong thùng chứa để lấy mẫu khí định kỳ nhằm định lượng hydro. Ánh sáng hồng ngoại đã gây kích thích cộng hưởng plasmon trên bề mặt mẫu. Các điện tử nóng trên màng vàng được chuyển sang lớp bạch kim. Các điện tử nóng đã kích hoạt khử các proton tại giao diện với lớp hữu cơ. Nếu các điện tử đi đến trung tâm xúc tác của khung kim loại hữu cơ, thì chúng cũng được sử dụng để khử proton và thu hydro", Guselnikova giải thích.

Các thí nghiệm đã chứng minh 100 cm2 vật liệu tạo ra 0,5 lít hydro trong một giờ. Đây là một trong những tỷ lệ cao nhất được ghi nhận cho vật liệu 2 chiều. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ cải tiến để vật liệu hiệu quả cho cả phổ hồng ngoại và quang phổ nhìn thấy.

N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2020-07-material-hydrogen-salt-polluted.html, 21/7/2020