VINACHEM

Các nhà khoa học tại Đại học California, Berkeley (Mỹ) đã lập một kỷ lục mới về công suất lưu trữ hydro bằng cách sử dụng vật liệu xốp dạng khung cơ kim (MOF) với các ion kim loại và các phối tử hữu cơ liên kết.

Hydro đang có triển vọng trở thành nhiên liệu vận chuyển phổ biến trên thế giới và hiện đã được sử dụng ở một số loại xe ôtô cũng như xe nâng. Sản phẩm phụ duy nhất của quá trình đốt hydro là nước, vì vậy sử dụng nhiên liệu hydro sẽ góp phần giảm phát thải các khí gây ô nhiễm của các phương tiện giao thông vận tải.

Hydro có thể cung cấp năng lượng trên mỗi đơn vị khối lượng cao gấp 2,6-3 lần so với xăng, nhưng hiện tại nó cần được lưu trữ ở nhiệt độ và áp suất thấp để đạt mật độ đủ lớn. Nhu cầu lưu trữ lạnh đòi hỏi phải sử dụng các hệ thống lớn và cách nhiệt tốt với giá thành cao, trong khi đó việc nén ở áp suất cao kéo theo chi phí lớn và đòi hỏi các bình chứa lớn, đắt tiền.

Việc lưu trữ hydro ở nhiệt độ thông thường của môi trường xung quanh đang là thách thức lớn vì các phân tử hydro quá nhỏ. Do chỉ có hai điện tử nên phân tử hydro phải dựa vào tương tác van der Waals yếu với bề mặt bình chứa để có thể được giữ lại trong bình chứa.

Trước đây, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để thử nghiệm khả năng lưu trữ hydro trong các vật liệu MOF khác nhau, nhưng cho đến nay những lượng lớn hydro chỉ có thể được lưu trữ trong MOF ở nhiệt độ cực thấp.

Các nhà nghiên cứu California đã thử nghiệm khả năng lưu trữ hydro của 4 loại vật liệu MOF - hai loại trong số đó có sử dụng niken, hai loại còn lại sử dụng coban làm kim loại phối hợp. Kết quả cho thấy, vật liệu MOF chứa niken là Ni2(m-dobdc) có công suất lưu trữ hydro ở mức cao kỷ lục: 11,9 g hydro trên mỗi lít MOF tinh thể ở nhiệt độ 25oC và áp suất 100 bar. Đây là công suất lưu trữ lớn hơn đáng kể so với khi lưu trữ khí hydro nén trong bình chứa ở cùng điều kiện áp suất và nhiệt độ.

Theo các chuyên gia, vật liệu MOF được quan tâm nhiều trong lĩnh vực nhiên liệu hydro vì có diện tích bề mặt rất lớn. Tuy cũng có những vật liệu xốp khác như than hoạt tính, nhưng MOF có cấu trúc tinh thể lặp lại và có thể dự báo trước, vì vậy có thể được ứng dụng tốt hơn trên thực tế.

HV

Theo Chemistry & Industry, 1/2019