Viết tiếp giấc mơ phát triển công nghệ sản xuất nhiên liệu sạch H2

Thứ sáu - 17/12/2021 02:24

Kiên trì theo đuổi mục tiêu phát triển năng lượng sạch - bền vững dựa trên công nghệ sản xuất nhiên liệu Hydro, nhóm nghiên cứu của PGS. TS. Trần Đình Phong - Trưởng khoa Khoa học Cơ bản và Ứng dụng (USTH) - vừa được Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VinIF) tài trợ kinh phí 5 tỷ đồng để viết tiếp “câu chuyện chiếc lá nhân tạo”.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), năm 2021 ghi nhận lượng gia tăng phát thải khí nhà kính cao thứ hai trong lịch sử loài người. 73,2% lượng phát thải khí nhà kính này xuất phát từ nhu cầu năng lượng của con người với nguồn nhiên liệu chính được sử dụng là xăng dầu, bao gồm nhu cầu về điện, nhiệt và năng lượng cho giao thông vận tải (Theo Our World in Data). 

Trong bối cảnh đó, thế giới đang chứng kiến cuộc chạy đua phát triển công nghệ cho phép khai thác hiệu quả các nguồn năng lượng sạch - bền vững như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sóng biển, ... Không nằm ngoài xu hướng này, nhóm nghiên cứu Hóa học trong Chuyển hóa và Tích trữ năng lượng (CECS) của PGS. TS. Trần Đình Phong và các cộng sự tại USTH đang không ngừng nỗ lực nghiên cứu để phát triển công nghệ cho phép chuyển hóa năng lượng mặt trời thành nhiên liệu sạch H2 sử dụng nước biển. Các nghiên cứu của nhóm đã nhận được tài trợ từ Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED), Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Đại sứ quán Pháp tại Hà Nội,... Nghiên cứu “Cấu trúc polymer và cơ chế hoạt động xúc tác tạo H2 của molybdenum sulfide vô định hình” (Coordination polymer structure and revisited hydrogen evolution catalytic mechanism for amorphous molybdenum sulfide)” công bố trên tạp chí Nature Materials (một trong những tạp chí khoa học hàng đầu thế giới, được SCIMAGO xếp hạng 2/1.983 trong Khoa học vật liệu, 2/863 trong Hoá học và 3/4.363 trong Kỹ thuật) được trao giải Tạ Quang Bửu năm 2018. Đến nay, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công những chiếc “lá nhân tạo” kích thước nhỏ có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành nhiên liệu H2 với hiệu suất 2 - 3%. Nhiên liệu khí H2 sau đó được lưu trữ, vận chuyển và được sử dụng trong các pin nhiên liệu. Sản phẩm của quá trình sử dụng nhiên liệu này chỉ là nước, nên không gây ô nhiễm môi trường. 

Tuy nhiên, việc sử dụng “lá nhân tạo” rộng rãi trong sản xuất H2 trong công nghiệp đòi hỏi “tuổi thọ” của chúng phải được tính bằng năm (ít nhất 05 năm theo tính toán của Cơ quan năng lượng Mỹ). Do đó, duy trì sự ổn định của các vật liệu xúc tác trong quá trình làm việc của “lá nhân tạo” thực sự là một yêu cầu cấp thiết nhưng cũng là một bài toán khó. Hiện nay, những chiếc “lá nhân tạo” của nhóm chỉ làm việc hiệu quả trong 20 - 30 giờ. 

Có khá ít nghiên cứu tìm ra nguyên nhân lý giải vì sao những vật liệu đang được sử dụng để tạo nên “chiếc lá nhân tạo” không duy trì được tính bền. Nếu không có sự hiểu biết toàn diện và có hệ thống, những nỗ lực để làm bền các vật liệu này sẽ mang tính thử - sai và khó mang lại hiệu quả. Do đó, hướng đi mà PGS. TS. Trần Đình Phong và các cộng sự lựa chọn, đó là phải trả lời được câu hỏi trên sử dụng các công cụ phân tích Điện hóa - Quang phổ thời gian thực, từ đó đưa ra giải pháp bảo vệ chúng khỏi các tác nhân/ quá trình ăn mòn không mong muốn. Đây cũng là mục tiêu của nhóm nghiên cứu khi bắt tay triển khai đề tài mới nhất: “Nghiên cứu cơ chế phá hủy vật liệu điện cực xúc tác và tìm kiếm các giải pháp làm bền hóa chúng hướng tới chế tạo linh kiện quang điện hóa cho sản xuất nhiên liệu H2 từ nước (Pre-H2)”. 

Tập thể nhóm nghiên cứu Hóa học trong Chuyển hóa và Tích trữ Năng lượng (CECS)
Tập thể nhóm nghiên cứu Hóa học trong Chuyển hóa và Tích trữ Năng lượng (CECS)

Với ý nghĩa đó, đề tài đã thu hút sự quan tâm đặc biệt và nhận được kinh phí tài trợ 5 tỷ đồng từ Quỹ Đổi mới Sáng tạo VinIF.  Đây là một trong 20 đề tài xuất sắc nhất được chọn lọc và thẩm định kỹ càng từ 211 ứng cử viên sáng giá nộp hồ sơ đến Quỹ VINIF trong năm 2021. Đồng thời, “Pre-H2” cũng là một trong hai đề tài tiêu biểu được trình bày tại Lễ Công bố và sơ kết 02 năm chương trình tài trợ các dự án khoa học công nghệ của Quỹ này diễn ra ngày 09/12/2021 vừa qua.

PGS. TS. Trần Đình Phong trình bày về đề tài “Pre-H2”
PGS. TS. Trần Đình Phong trình bày về đề tài “Pre-H2”

Trước đó, nhóm nghiên cứu của PGS. TS. Trần Đình Phong cũng được Quỹ NAFOSTED tài trợ 4 tỷ đồng cho đề tài "Nghiên cứu vật liệu xúc tác mới cho quá trình điện phân nước và khử CO2 tạo nhiên liệu: thiết kế, chế tạo, cơ chế hoạt động và khả năng ứng dụng trong chế tạo linh kiện”.  Đây là 1 trong 2 đề tài nhận được tài trợ cao nhất trong tổng số 192 đề tài được phê duyệt đợt 2 năm 2019, theo Quyết định số 01/QĐ-HĐQL - NAFOSTED. Các đề tài của nhóm là những mắt xích nối tiếp nhau để hiện thực hóa giấc mơ biến H2 trở thành nhiên liệu sạch thay thế xăng dầu trong tương lai. 

Năm 2021 là một năm “bội thu” đối với USTH khi 5/6 hạng mục tài trợ của Quỹ VinIF đều vinh danh những gương mặt sáng giá của USTH. Trong đó gồm:

  • Dự án Khoa học và Công nghệ: đề tài “Chỉnh sửa bộ gen nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng Phosphate ở cây lúa Việt Nam” của TS. Tô Mai Hương - Giảng viên Khoa Khoa học Sự sống và cộng sự; đề tài “Nghiên cứu cơ chế phá hủy vật liệu điện cực xúc tác và tìm kiếm các giải pháp làm bền hóa chúng hướng tới chế tạo linh kiện quang điện hóa cho sản xuất nhiên liệu H2 từ nước (Pre-H2)” của PGS. TS. Trần Đình Phong - Trưởng khoa Khoa học Cơ bản & Ứng dụng và cộng sự.

  • Học bổng Thạc sĩ: Hoàng Văn Nhất - Khoa Công nghệ thông tin & Truyền thông; Dương Quang Hiếu - Khoa Khoa học Sự sống.

  • Học bổng Tiến sĩ: Phan Kế Sơn - Cựu học viên thạc sĩ chuyên ngành Phát triển Thuốc năm 2020; Nghiên cứu sinh Trần Bửu Đăng.

  • Học bổng sau Tiến sĩ: TS. Nguyễn Quang Huy và TS. Mai Phương Nga - Giảng viên Khoa Khoa học Sự sống.

  • Hội thảo: Hội nghị khoa học Việt Nam về các Khoa học Trái đất và Môi trường lần thứ nhất 


TIN LIÊN QUAN
USTH đào tạo nguồn nhân lực Hóa học chất lượng cao
TS. Trần Đình Phong được bổ nhiệm chức danh Phó Giáo sư
USTH có đại diện lọt vào danh sách 10 nhà khoa học Việt Nam hàng đầu thế giới
Cơ hội nghề nghiệp toàn cầu khi học thạc sĩ khoa học tại USTH
PGS.TS. Trần Đình Phong được xướng tên trong danh sách 100.000 nhà khoa học có ảnh hưởng hàng đầu thế giới năm 2020

Chia sẻ: