Các nhà nghiên cứu tại Viện Helmholtz Erlangen-Nürnberg về Năng lượng tái tạo (HI ERN) và Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) hiện đã phát hiện ra rằng sự hình thành bong bóng trong các lỗ xốp của chất xúc tác có thể cần thiết cho hoạt động của nó, giúp sản xuất và lưu trữ năng lượng hiệu quả bằng Hydro.
Phát hiện của họ giúp tối ưu hóa vật liệu xúc tác cho các phản ứng trong đó khí được hình thành từ chất lỏng — và đóng vai trò trung tâm trong nền kinh tế hydro xanh trong tương lai.
>> Tham khảo: Các tương tác vật chất ánh sáng trên quy mô dưới nanomet đã được mở khóa, dẫn đến ‘picophotonics’.
Chất xúc tác đẩy nhanh các phản ứng hóa học mà không bị tiêu hao bởi chính chúng. Một số lớn các phản ứng trong tự nhiên và công nghiệp chỉ thực hiện được nhờ sự trợ giúp của chúng. Ví dụ, chất xúc tác được sử dụng trong khoảng 80 phần trăm của tất cả các quy trình sản xuất hóa chất và cũng đóng vai trò quan trọng trong công nghệ lưu trữ hóa học hydro.
Trong hầu hết các trường hợp, cái gọi là chất xúc tác dị thể có liên quan, ở trạng thái tổng hợp khác với các đối tác phản ứng thực tế. Các chất xúc tác rắn, xốp đặc biệt quan trọng ở đây, vì chúng có thể được tách rất tốt khỏi các sản phẩm phản ứng dạng lỏng hoặc khí.
Các nhà nghiên cứu tại HI ERN và FAU hiện đã phát hiện ra: Năng suất của loại chất xúc tác này cho các phản ứng tạo khí có thể tăng lên rõ rệt nếu các bọt khí hình thành đặc biệt dễ dàng trong các lỗ xốp của chất xúc tác.
>> Tham khảo: Liên kết oxy hóa không có chất xúc tác của flavon trong nước kiềm cấp thực phẩm.
“Yếu tố bổ sung này, yếu tố quyết định đáng kể tốc độ phản ứng, trước đây chưa được biết đến. Cho đến nay, người ta cho rằng tốc độ phản ứng chỉ được xác định bởi phản ứng bề mặt hóa học hoặc bởi sự vận chuyển các phân tử đến trung tâm hoạt động của chất xúc tác,” giải thích Giáo sư Tiến sĩ Peter Wasserscheid, giám đốc Viện Helmholtz Erlangen-Nürnberg, một chi nhánh của Trung tâm Nghiên cứu Jülich, đồng thời là Trưởng khoa Kỹ thuật Phản ứng Hóa học tại FAU.
Phát hiện này được thực hiện bằng cách sử dụng một phản ứng có thể đóng vai trò chính trong việc vận chuyển hydro xanh trong tương lai. Để đạt được mục đích này, hydro được lưu trữ và vận chuyển liên kết với môi trường chất mang lỏng — trong trường hợp này là LOHC (“chất mang hydro hữu cơ lỏng”) — và sau đó được giải phóng khỏi môi trường đó.
Công nghệ này được coi là cực kỳ an toàn và dễ xử lý. Hydro có thể được giải phóng khỏi môi trường chất mang càng nhanh với sự trợ giúp của chất xúc tác thì công nghệ đó càng nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn.
>> Tham khảo: Thảm thực vật ở Bắc Cực có tác động lớn đến sự nóng lên.
Các nhà nghiên cứu tại HI ERN và FAU đã có thể chỉ ra rằng lượng hydro được giải phóng từ môi trường chất mang nhiều hơn 50 lần trong mỗi đơn vị thời gian trong cùng điều kiện khi quá trình hình thành bọt khí trong các lỗ của chất xúc tác được tạo ra trong quá trình.
Peter Wasserscheid cho biết: “Thông thường, hệ thống chỉ tạo ra hydro hòa tan trong quá trình giải phóng hydro xúc tác. Sự bão hòa sau đó nhanh chóng hình thành ở pha lỏng xung quanh các trung tâm hoạt động của chất xúc tác”.
Mặt khác, các bong bóng trong lỗ chân lông của chất xúc tác hoạt động giống như những chiếc máy bơm nhỏ. Chúng giúp loại bỏ hydro được giải phóng. Peter Wasserscheid giải thích: “Khi bong bóng đã hình thành trong lỗ xốp của chất xúc tác, bong bóng đang phát triển sẽ thu thập hydro được hình thành.
Khi bong bóng tách ra vào chất lỏng xung quanh, chất mang hydro đã nạp sẽ chảy ngược vào lỗ xốp và quá trình bắt đầu lại từ đầu”. nguyên tắc.
>> Tham khảo: Phương pháp dễ dàng và rẻ tiền để liên kết các phân tử khác với trình tự DNA.
Sự hình thành bong bóng, được gọi là quá trình tạo mầm, cũng có thể được tạo ra một cách nhân tạo, ví dụ bằng cách biến đổi hóa học bề mặt chất xúc tác hoặc bằng một kích thích cơ học. Các phát hiện đã làm sáng tỏ các yếu tố hạn chế hiệu suất trong xúc tác dị thể, có liên quan rất cao, đặc biệt là đối với nền kinh tế hydro xanh trong tương lai.
