Nghiên cứu vật liệu sản xuất ắc quy sinh ra khí hydro

Nhiên liệu hydro có thể thay thế xăng, dầu mazut và than

Trong tương lai gần đây nhiên liệu hydro có thể thay thế xăng, dầu mazut và than. Các nhà sinh thái học hy vọng như thế còn các chuyên gia trong lĩnh vực dầu khí chỉ nói mỉa thôi. Đồng thời các công ty cố gắng sản xuất mẫu xe ôtô chạy được chỉ bằng nhiên liệu hydro: hoàn toàn thân thiện với môi trường và không được đắt hơn nhiều xe ôtô chạy bằng dầu.

Tuy nhiên khí hydro là khí rất nguy hiểm và dễ nổ! Hiện nay rất nhiều nhà khoa học trên thế giới cố gắng sáng tạo cách lưu trữ và vận chuyển khí hydro với khối lượng đủ để cung cấp ví dụ cho một chiếc xe ôtô. Việc lưu trữ hydro cố định trong thời gian lâu dài phức tạp hơn việc lưu trữ bất kỳ khí nào khác: khí hydro được nén và lưu trữ như khí lỏng dưới áp lực trong các bình và xitec.

Người ta cho rằng khí hydro có thể được lưu trữ ngay cả trong hang muối dưới đất. Để khí hydro không bị nổ người ta thường sử dụng những bình rất chắc bằng vật liệu mà khí không thể rò ra ngoài. Cho nên các bình đó là rất nặng và cồng kềnh hoặc đắt tiền. Các nhà sản xuất xe ôtô hiện nay đã chọn được hướng tăng cường và nâng cao độ tin cây của các hệ thống truyền thống để lưu trữ khí hydro (bình khí): vỏ ngoài của các bình khí hydro trên xe ôtô được làm bằng nhiều lớp polymer siêu chắc và những vật liệu có cacbon.

Cách an toàn khác là việc áp dụng những công nghệ hoàn toàn khác ví dụ lưu trữ khí hydro trong các hợp chất hóa học. Trong các hợp chất khí hydro không thể tự bay mất được nhưng trong khi đó khí hydro được lấy ra một cách dễ dàng. Hyđrua — là chất rắn không bay (tức là bột) được hình thành sau phản ứng hợp chất giữa một số kim loại với khí hydro. Các hyđrua rất phù hợp với những mục tiêu này.

Nguyên tắc của việc sử dụng hyđrua như môi trường để lưu trữ hydro rất đơn giản: kim loại dưới áp lực bắt hydro, khí hydro như hòa tan trong kim loại thành một chất hóa học mới, còn khi mà hyđrua được nóng lên thì khí hyđro lại được tách ra. Các bình với bột hyđrua kim loại ít nguy hiểm hơn so với bình bị hỏng chứa khí hydro lỏng hoặc là bình được mát chứa khí hydro được lưu trữ dưới áp lực cao.

Kim loại có thể chứa hydro nhiều nhất và có thể được chuyển đổi sang hyđrua là paladi (trong một khối lượng paladi có thể xếp gọn 900 khối lượng hydro). Mặc dù là Liên Bang Nga đứng đầu trên thế giới trong việc khai thác và sản xuất paladi, nhưng vấn để sử dụng kim loại này để sản xuất ắc quy công nghiệp sinh ra khí hydro chưa đươc xem xét: kim loại này vừa rất nặng vừa cực kỳ đắt tiền.

Kim loại triển vọng nhất để sử dụng và lưu trữ hydro

Sau nhiều năm nghiên cứu các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng kim loại có triển vọng nhất để có thể được sử dụng và lưu trữ hydro trong hyđrua là kim loại mage. Mage có mật độ thấp (nhẹ hơn sắt 4,5 lần và nhẹ hơn nhôm 1,5 lần), giá thì tương đối thấp và về mặt lý thuyết thì mage có thể gắn lên đến 7,66% hydro tính trên một đơn vị khối lượng. Tuy nhiên việc đạt được gía trị giới hạn không dễ dàng, vì thế các nhà khoa học khắp nơi trên thế giới cố gắng giải quyết vấn đề này.

Một nhóm các nhà vật lý học và nhà khoa học từ Trường đại học Liên bang vùng Siberia và Học viện vật lý mang tên L.V.Kirenskiy Chi nhánh Siberia Viện hàn lâm khoa học Liên bang Nga phát triển công nghệ tổng hợp bột mage nano phân tán (tức là các hạt có kích thước tuyến tính trong khoảng 100 nm) và đạt được sự hòa tan trong bột đó hơi ít hơn 7 phần trăm trọng lượng của hydro. Một trong những tác giả của luận văn này, Giáo sư, Tiến sĩ khoa học toán lý, cán bộ khoa học của Học Việc vật lý mang tên L.V.Kirenskiy Chi nhánh Siberia Viện hàn lâm khoa học Liên bang Nga và Trường đại học Liên bang cùng Siberia ông Grigoriy Churilov ghi nhận kết quả này là một trong những kết quả thành công nhất trên thế giới: hiện nay chỉ số thí nghiệm bão hòa mage hyđrua bằng hydro là 5-6 phần trăm trọng lượng.

Nhà khoa học nói thêm rằng hiện nay trên thế giới người ta nghiên cứu khả năng tạo ra ắc quy sinh ra khí hydro trên cơ sở mage hyđrua nhưng việc hòa tan hydro trong kim loại với mức tối đa thì là vẫn chưa đủ, cần phải tìm được cách để có thể được sử dụng bột mage nhiều lần trong hệ thống. Ngoại ra cần phải giảm nhiệt giật lùi hydro (mage hyđrua giật lùi hydro ở nhiệt độ 360 độ C), tăng lên tốc độ phản ứng bão hòa mage bằng hydro (điều này cần thiết để đảm bảo một bình đầy hydro được đổ trong thời gian 5 phút chứ không phải nửa tiếng).

Kết quả thí nghiệm đạt được do các nhà khoa học của Krasnoyarsk làm chúng ta gần lại với việc tạo ra một động cơ hydro thực sự an toàn.

M.P (Theo Sputnik)