C60 và triển vọng thay thế nhiên liệu hóa thạch
Gần đây, trên tạp chí của Hội hóa học Mỹ, tiến sỹ Puru Jena và nhóm nghiên cứu của ông đã mô tả một cấu trúc lý thuyết của một loại vật liệu - buckyball phủ liti - có khả năng đóng vai trò như những bình chứa các các nguyên tử hydro.
Buckyball (C60) chính là cấu trúc nano nổi tiếng có dạng quả bóng đá chứa 60 nguyên tử carbon. Mỗi nguyên tử liti có thể chứa 5 phân tử hydro, từ đó các buckyball liti có thể hấp thụ hydro rất hiệu quả. Theo Jena, một buckyball trên lý thuyết có 12 nguyên tử liti thì có thể chứa đến 60 phân tử hydro.
“Trở ngại lớn nhất trong nền kinh tế hydro chính là việc tìm ra các vật liệu để chứa loại nhiên liệu này”, Jena nói, “các vật liệu đó vừa phải chứa được hydro vừa phải cho phép chúng ta lấy hydro ra, tức là hệ phải thuận nghịch, cũng như hoạt động ở nhiệt độ và áp suất vừa phải”.
Những nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết khác cũng đã cho thấy một mô hình các bucky phủ titan có thể chứa hydro. Tuy nhiên, người ta lại thấy rằng các nguyên tử titan có xu hướng tương tác với nhau để tạo thành các cụm nguyên tử trên bề mặt buckyball, điều đó làm giảm đi rất nhiều hiệu suất chứa hydro của loại vật liệu này.
“Mô hình vật liệu của chúng tôi cho thấy khả năng trữ được hydro với tỷ lệ 13% về khối lượng – trên cả đòi hỏi của ứng dụng công nghiệp. Thêm vào đó, thể tích cũng chỉ lớn hơn khoảng 2 lần so với hydro lỏng. Nghiên cứu lý thuyết của chúng tôi là rất triển vọng”, Jena nói.
Jena và các cộng sự hiện đang tiến hành các thí nghiệm để chứng minh rằng hydro có thể được lưu trữ trong các buckyball liti. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu này sẽ xác định các điều kiện nhiệt độ và áp suất cần thiết để lưu trữ và lấy ra hydro, cũng như phát triển một công nghệ để sản xuất loại vật liệu này trên diện rộng.
“Trở ngại lớn nhất trong nền kinh tế hydro chính là việc tìm ra các vật liệu để chứa loại nhiên liệu này”, Jena nói, “các vật liệu đó vừa phải chứa được hydro vừa phải cho phép chúng ta lấy hydro ra, tức là hệ phải thuận nghịch, cũng như hoạt động ở nhiệt độ và áp suất vừa phải”.
Những nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết khác cũng đã cho thấy một mô hình các bucky phủ titan có thể chứa hydro. Tuy nhiên, người ta lại thấy rằng các nguyên tử titan có xu hướng tương tác với nhau để tạo thành các cụm nguyên tử trên bề mặt buckyball, điều đó làm giảm đi rất nhiều hiệu suất chứa hydro của loại vật liệu này.
“Mô hình vật liệu của chúng tôi cho thấy khả năng trữ được hydro với tỷ lệ 13% về khối lượng – trên cả đòi hỏi của ứng dụng công nghiệp. Thêm vào đó, thể tích cũng chỉ lớn hơn khoảng 2 lần so với hydro lỏng. Nghiên cứu lý thuyết của chúng tôi là rất triển vọng”, Jena nói.
Jena và các cộng sự hiện đang tiến hành các thí nghiệm để chứng minh rằng hydro có thể được lưu trữ trong các buckyball liti. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu này sẽ xác định các điều kiện nhiệt độ và áp suất cần thiết để lưu trữ và lấy ra hydro, cũng như phát triển một công nghệ để sản xuất loại vật liệu này trên diện rộng.
Nguồn: Virginia Commonwealth University
Tác giả
(Visited 1 times, 1 visits today)