VINACHEM

Các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Stanford (Mỹ) đã phát triển thiết bị điện phân có thể chuyển đổi CO dẫn xuất từ CO₂thành các hợp chất có giá trị thương mại với hiệu quả cao hơn các công nghệ hiện có, mở ra triển vọng mới cho việc thu giữ và chuyển đổi CO₂thành nguyên liệu hóa chất hữu ích.

Thu giữ CO₂ từ các nguồn phát thải là phương án hấp dẫn để giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, tuy nhiên đây là một quá trình tốn kém và thường chỉ thu được sản phẩm không có giá trị thương mại. Các nhà khoa học Stanford đã tìm cách gia tăng giá trị cho CO₂ thu giữ bằng cách sử dụng quá trình điện phân để chuyển hóa hợp chất này thành các nguyên liệu có giá trị, ví dụ etylen dùng cho sản xuất polyme hoặc axetat dùng làm tác nhân trong các phản ứng tổng hợp hóa học.

Etylen, axetat và etanol là những nguyên liệu hóa chất dạng C₂ có nhiều tác dụng và có giá trị cao hơn nhiều so với các nguyên liệu dạng C₁ như metan. Tuy hiện nay đã có công nghệ khả thi thương mại để chuyển hóa CO₂thành CO, nhưng việc phát triển công nghệ sản xuất nguyên liệu hóa chất C₂ từ CO ở quy mô công nghiệp vẫn là thách thức lớn. Để có thể trở nên khả thi thương mại, quá trình điện phân phải chuyển hóa CO thành sản phẩm dạng C₂ với hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp.

Các thiết bị điện hóa hiện nay đòi hỏi sử dụng dư thừa CO để đạt hiệu suất điện phân cao, vì vậy tạo ra những sản phẩm bị pha loãng mà sau đó cần phải cô đặc và tinh chế với tiêu thụ năng lượng lớn, dẫn đến chi phí sản xuất cao.

Thiết bị điện phân của các nhà khoa học Stanford giải quyết những vấn đề nói trên nhờ thiết kế thay đổi cho phép tạo ra dòng sản phẩm khí etylen và dung dịch natri axetat đặc hơn 1000 lần so với các thiết bị trước đây. Thiết bị này sử dụng điện cực khuyếch tán khí (GDE) kết hợp với trường dòng chảy được thiết kế cẩn thận, nhờ đó cải thiện mạnh việc cung cấp CO đến bề mặt điện cực và khả năng lấy sản phẩm ra. Nhóm nghiên cứu cũng loại bỏ nhu cầu sử dụng dung dịch điện phân trong khoang điện phân bằng cách cho GDE giao diện trực tiếp với màng ngăn. Kết quả là cả etylen và dung dịch axetat đặc đều được tạo ra ở điện cực rồi cùng thoát nhanh ra khỏi thiết bị điện phân trong một dòng hơi.

Trong các nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học trên thế giới đã không đạt được kết quả kết hợp giữa hiệu suất điện phân cao, tỷ lệ chuyển hóa CO cao và dòng sản phẩm đặc như ở thiết bị của các nhà nghiên cứu Stanford.

Nhóm nghiên cứu hiện đang nâng cấp thiết bị nguyên mẫu lên quy mô lớn hơn để xác định xem có cần thay đổi thiết kế khi triển khai ở quy mô công nghiệp. Họ cũng hy vọng sẽ kết hợp được thiết bị điện phân CO của mình với các công nghệ chuyển hóa CO₂ thành CO hiện nay.

HS

Theo ScienceDaily, 10.2018