Thứ ba, 16/07/2024 | 16:52 - GMT+7

Công nghệ màng lọc RO: Loại bỏ muối khỏi nước để 'tách' nước biển thành nhiên liệu

Theo nhóm các nhà nghiên cứu của Penn State, năng lượng mặt trời, gió và nước biển có thể sớm kết hợp với nhau để tạo ra nhiên liệu hydro khi đốt cháy. Nhóm nghiên cứu tại Đại học bang Pennsylvania đã tích hợp công nghệ lọc nước vào một thiết kế mới cho một thiết bị điện phân nước biển cho phép dòng điện tách hydro và oxy ra khỏi phân tử nước.

22/10/2020 - 07:40
​Theo Bruce Logan, Giáo sư ngành Kỹ thuật Môi trường Kappe và tại Đại học Evan Pugh, phương pháp mới này có thể giúp biến năng lượng gió và mặt trời thành nhiên liệu lưu trữ và di động dễ dàng hơn.
“Hydro là loại nhiên liệu tuyệt vời, nhưng ta phải tạo ra nó. Cách bền vững duy nhất để làm điều đó là sử dụng năng lượng tái tạo và sản xuất từ ​​nước. Chúng ta cũng cần sử dụng nguồn nước mà không ai muốn sử dụng cho những việc khác, đó là nước biển. Vì vậy, để sản xuất nhiên liệu hydro sẽ là sự kết hợp giữa nước biển với năng lượng gió và năng lượng mặt trời ở ven biển, ngoài khơi“, Giáo sư Logan nhận xét.
Mặc dù có lượng nước biển dồi dào nhưng nó không được sử dụng phổ biến để điện phân. Trừ khi nước được khử muối trước khi đi vào máy điện phân (đây là một bước bổ sung đắt tiền), các ion clorua trong nước biển biến thành khí clo độc hại, làm suy giảm thiết bị và ngấm ra môi trường.
Để ngăn chặn quá trình đó, nhóm nhà nghiên cứu đã chèn một màng mỏng, bán thấm, ban đầu được phát triển để lọc nước trong quá trình xử lý thẩm thấu ngược (RO). Màng RO đã thay thế màng trao đổi ion thường được sử dụng trong máy điện giải.
Giáo sư Logan cho biết: “Ý tưởng đằng sau màng RO là tạo một suất thật lớn lên nước, đẩy nó qua màng lọc và giữ các ion clorua ở lại”.
Trong máy điện giải, nước biển sẽ không còn đẩy qua màng RO nữa mà được chứa trong nó. Tấm màng này sẽ ngăn cách các phản ứng xảy ra gần hai điện cực âm và dương trong dung dịch khi được nối với nguồn điện bên ngoài. Khi bật nguồn điện, các phân tử nước bắt đầu phân tách ở cực dương, giải phóng ion hydro nhỏ gọi là proton và tạo ra khí oxy. Các proton sau đó đi qua màng và kết hợp với các electron ở cực âm để tạo thành khí hydro.
Với màng RO được lắp vào, nước biển được giữ lại ở phía cực âm và các ion clorua quá lớn sẽ không thể đi qua màng và đến cực dương, ngăn cản quá trình tạo ra khí clo.
Trong quá trình tách nước, Giáo sư Logan lưu ý, các muối khác cũng được hòa tan trong nước để giúp nó dẫn điện. Màng trao đổi ion, lọc các ion bằng điện tích, cho phép các ion muối đi qua, màng RO thì không.
Logan cho biết: Màng RO ức chế chuyển động của muối, nhưng cách duy nhất để tạo ra dòng điện trong mạch là các ion mang điện tích phải di chuyển giữa hai điện cực.
Thông qua một loạt các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hai màng RO bán sẵn trên thị trường và hai màng trao đổi ion dương cho phép chuyển điện tích dương chạy qua. Mỗi thí nghiệm đều được kiểm tra khả năng chống chuyển động của màng, lượng điện cần thiết để hoàn thành các phản ứng, lượng khí hydro và oxy sản xuất ra, các tương tác với ion clorua cũng như mức độ hư hỏng của màng.
Giáo sư Logan giải thích rằng, trong khi một màng RO cho kết quả là "đường mòn" thì màng kia hoạt động tốt so với các màng trao đổi cation. Các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm hiểu tại sao lại có sự khác biệt giữa hai màng RO.
“Ý tưởng màng RO đã trở thành hiện thực, chúng tôi không biết chính xác tại sao hai màng này lại hoạt động khác nhau như vậy, nhưng đó là điều chúng tôi sẽ tìm ra”, Giáo sư nói.
Gần đây, các nhà nghiên cứu đã nhận được khoản tài trợ 300.000 USD từ Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) để tiếp tục nghiên cứu quá trình điện phân nước biển. Giáo sư Logan hy vọng nghiên cứu của họ sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giảm lượng khí thải carbon dioxide trên khắp thế giới.
Theo: VietQ.vn

Cùng chuyên mục

Kết nối, mở rộng hợp tác với Hàn Quốc trong lĩnh vực đổi mới sáng tạo, bán dẫn

05/07/2024 - 16:15

Bộ trưởng Nguyễn Chí Dũng đề nghị các thành viên Mạng lưới đổi mới sáng tạo Việt Nam tại Hàn Quốc đẩy mạnh kết nối với các chuyên gia hàng đầu thế giới, các viện, trường có khả năng hợp tác trong lĩnh vực đổi mới sáng tạo, bán dẫn...

Xem thêm

Tổng số lượt truy cập :
  • 1
  • 4
  • 9
  • 8
  • 0
  • 3
  • 3
  • 9