Đột phá tại Yale: Dùng kim loại rẻ tiền biến CO2 thành nhiên liệu sạch

Các nhà khoa học tại Đại học Yale và Đại học Missouri đã phát triển một phương pháp mới sử dụng chất xúc tác làm từ mangan để chuyển đổi carbon dioxide (CO2) thành formate một cách hiệu quả. Mangan là kim loại phổ biến và chi phí thấp, trở thành một giải pháp thay thế hấp dẫn cho các kim loại đắt tiền. Formate được xem là vật liệu đầy hứa hẹn để lưu trữ hydro, nguồn năng lượng cho thế hệ pin nhiên liệu tiếp theo. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Chem. Pin nhiên liệu hydro biến năng lượng hóa học thành điện năng, nhưng việc sản xuất và lưu trữ hydro quy mô lớn còn gặp nhiều khó khăn. Phương pháp mới này giải quyết một trở ngại lớn khi tạo ra formate từ CO2 trong không khí, thay vì từ nhiên liệu hóa thạch như hiện nay. Các nhà nghiên cứu đã thiết kế lại cấu trúc chất xúc tác mangan, giúp nó hoạt động bền bỉ và hiệu quả hơn hầu hết các chất xúc tác làm từ kim loại quý.

Phát hiện này có thể là một bước tiến quan trọng trong việc giải quyết hai thách thức lớn nhất của nền kinh tế hydro: chi phí và lưu trữ. Dù hydro là một nguồn năng lượng sạch đầy tiềm năng, việc lưu trữ và vận chuyển nó ở dạng khí hoặc lỏng rất tốn kém và phức tạp. Việc sử dụng formate như một 'vật chứa' hydro lỏng giúp đơn giản hóa đáng kể quá trình này. Tuy nhiên, nút thắt trước đây là việc sản xuất formate vẫn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, làm mất đi lợi ích môi trường. Nghiên cứu của Yale và Missouri đã phá vỡ rào cản này bằng cách tạo ra formate trực tiếp từ CO2, một khí nhà kính. Điều này tạo ra một chu trình carbon khép kín tiềm năng: thu giữ CO2 để tạo ra nhiên liệu, và khi nhiên liệu được sử dụng, nó giải phóng năng lượng mà không tạo thêm khí thải mới. Yếu tố đột phá nhất là việc sử dụng mangan. Các chất xúc tác hiệu quả thường dựa vào các kim loại quý hiếm và đắt đỏ như bạch kim hoặc rhodium, khiến việc triển khai ở quy mô công nghiệp trở nên bất khả thi về mặt kinh tế. Bằng cách chứng minh một kim loại rẻ tiền, phổ biến như mangan có thể hoạt động hiệu quả, các nhà khoa học đã mở ra con đường hướng tới sản xuất hàng loạt với chi phí hợp lý. Đây là yếu tố then chốt để một công nghệ từ phòng thí nghiệm có thể được thương mại hóa.