Hidro peoxit có thể cấp năng lượng cho pin nhiên liệu

Posted on April 8, 2010

0


Các nhà nghiên cứu đang phát triển loại pin nhiên liệu thân thiện môi trường mới hoạt động bằng nhôm và nguồn năng lượng tái tạo mà tạo ra công suất điện cao gấp 20 lần trên mỗi pound so với ắc qui xe bình thường.

Loại pin mới này sản sinh ra điện năng qua các phản ứng hoá học giữa hidro peoxit và nhôm. Nếu được hoàn thiện xong, nguồn điện năng này một ngày nào đó sẽ thay thế các pin thông thường trong nhiều ứng dụng, kể cả dùng trong thiết bị điện tử xách tay.

Rusek, Phó giáo sư về ngành du hành vũ trụ và hàng không ở Đại học Purdue là cho biết sản phẩm mới này chứa tiềm năng năng lượng khổng lồ.

Hidro peoxit, H2O2, cũng có hứa hẹn triển vọng trong việc phát triển nhiên liệu tên lửa không độc hại, với chi phí hạ. Hóa chất này chỉ khác với nước là có hai nguyên tử oxi. Là loại hóa chất tương đối dễ sản xuất – về nguyên tắc là có thể chế từ nước – và ít nguy hiểm và rẻ hơn nhiều các “chất oxi hoá” thông thường, như oxi lỏng, cần thiết để đốt cháy nhiên liệu tên lửa.

Hiện hoá chất này được nghiên cứu tích cực cùng với các loại chất tạo lực đẩy không độc hại mới chế tạo từ rượu mà có thể dùng làm chất thay thế cho nhiên liệu tên lửa trên cơ sở dầu mỏ thông thường.

Các kỹ sư hy vọng có thể có các tên lửa vận hành trên cơ sở hidro peoxit vào thập kỷ tới. Nhưng mới đây một kỹ sư của Anh là Brown đã là người nhanh nhạy nhất về vấn đề này khi vào tháng 9 năm ngoái, chiếc xe máy Gillette chạy bằng tên lửa Challenger của Brown đã đạt tới tốc độ 365 dặm một giờ.

“Tất cả điều tôi có thể phát biểu là lực gia tốc trọng lượng G là lực tuyệt đối lớn cần phải thắng”, Brown nói. Chiếc xe dài 26 foot đã được đẩy bằng tên lửa sử dụng hidro peoxit như là chất ôxi hoá.

Không giống như hidro peoxit thường thấy ở hiệu thuốc, chứa khoảng 97 phần trăm nước, loại chất đẩy tên lửa này chỉ là chất cô đặc – 3 phần trăm nước và 97 phần trăm hidro peoxit – và đã được loại bỏ các tạp chất cơ bản.

Dạng H2O2 cô đặc, tinh khiết này sau đó được phân huỷ bởi các chất xúc tác hoá học, tạo nên oxi đốt cháy với nhiên liệu trên cơ sở rượu, như methanol và ethanol, có thể dẫn xuất từ ngô. Hệ vật liệu đẩy như vậy sẽ có thể cung cấp chất thay thế cho nhiên liệu hidrocacbon không tái tạo được hiện nay mà được chế biến từ dầu thô.

Trong pin nhiên liệu, hidro peoxit có hai vai trò: vừa là “dung dịch catot” (catolit), có nghĩa là nó là chất điện ly (là chất dẫn điện và cho phép phản ứng xảy ra) và vừa là catot (hoặc phần ắc qui thu hút các điện tử). Nhôm được dùng như là nhiên liệu của pin và anot của nó; khi oxi hoá nó giải phóng điện tử. Các sản phẩm thải gồm nước và các hợp chất hoá học tái chế được.

Khả năng bất ngờ tìm được lợi ích này đã giúp các nhà nghiên cứu Purdue vượt qua trở ngại cơ bản trong việc nghiên cứu pin nhiên liệu. Các nỗ lực nghiên cứu trước đây của hải quân Mỹ để phát triển pin bị huỷ bỏ do phản ứng với nhôm mau chóng tạo thành chất kết tủa đặc cản trở dòng điện. Tuy nhiên, vì các kỹ sư của Purdue không có nhôm tinh khiết để nghiên cứu nên họ đã sử dụng hợp kim nhôm. Điều đáng ngạc nhiên là họ đã thấy rằng hợp kim không tạo ra chất kết tủa.

Một vấn đề với pin thí nghiệm là không giống như ắc qui, chúng không cung cấp ngay dòng điện ổn định; mà cần khoảng hai giờ để pin đạt đến công suất điện cực đại trước khi tạo ra dòng điện ổn định. Công trình nghiên cứu tiếp theo sẽ là việc cải thiện vấn đề này.

Nhôm được lựa chọn vì đó là nguồn tự nhiên phong phú và dễ dàng thu hồi từ các nguồn tái chế. Dự kiến pin có mật độ năng lượng cao gấp 20 lần ắc qui axit chì tiêu chuẩn dùng cho xe. Điều này có nghĩa là một ắc qui axit chì nặng 20 kg sẽ cung cấp lượng năng lượng như một pin nhiên liệu hidro peoxit 1kg. Ngoài ra, các nhà khoa học cho biết là các kim loại khác, như hợp kim liti chẳng hạn, cũng có thể dùng trong pin nhiên liệu hidro peoxit.

N.T.Q. (Theo ScienceDaily, 15/12/1999)