Phát triển pin nhiên liệu sinh học sử dụng cồn

15:42 08/09/2004
Bấm ngay
Đăng Ký xem video hay mới nhất

Phat trien pin nhien lieu sinh hoc su dung con
Một trong những tiến bộ khoa học được báo cáo tại Hội nghị thường niên lần thứ 225 của Hội Hoá học Mỹ là nghiên cứu phát triển pin nhiên liệu sử dụng cồn của các nhà nghiên cứu ở trường Đại học Saint Louis.

Theo PGS. TS hoá học Shelley Minteer, các nhà nghiên cứu đã phát minh ra pin nhiên liệu có thể dùng nhiên liệu sinh học từ mấy thập niên trước, nhưng chưa có phương pháp thực tiễn khả thi nào cho đến lúc nhóm nghiên cứu của Shelley đưa ra kỹ thuật này. Mục đích của tất cả các nghiên cứu, kể cả nghiên cứu của Đại học Saint Louis, là dùng enzym xúc tác phản ứng tạo ra năng lượng thay cho các kim loại đắt tiền đang được sử dụng trong các loại pin nhiên liệu hiện nay. Một trở ngại lớn cho tới nay là sự phân huỷ nhanh của các loại enzym được thí nghiệm. Theo Minteer, giải pháp cuối cùng được quyết định là phủ điện cực của pin bằng một loại polyme được chế tạo phù hợp với enzym để đảm bảo tuổi thọ lâu dài của pin.

Công trình nghiên cứu nhiên liệu sinh học của trường tập trung vào việc chế tạo pin nhiên liệu dùng cồn làm nhiên liệu và các phân tử sinh học làm chất xúc tác mà không dùng hydro như các loại pin nhiên liệu hiện nay. Theo Minteer, hydro là chất rất dễ bay hơi và do đó khó bảo quản. Ngoài ra, cần có chi phí và đầu tư năng lượng lớn để sản xuất khối lượng hydro cần thiết tạo thuận lợi cho phương tiện vận chuyển hàng loạt. Pin nhiên liệu cũng dựa vào các kim loại hiếm quý, như platin, để xúc tác phản ứng vận chuyển electron hoàn chỉnh. Việc sử dụng các kim loại đắt tiền làm tăng thêm chi phí liên quan đến công nghệ như vậy.

Sử dụng cồn làm nhiên liệu, nhất là etanol, sẽ tạo được các ưu thế về kinh tế và hiệu suất. Sử dụng etanol làm giảm trực tiếp chi phí công nghệ. Etanol lỏng được sản xuất từ ngô và ngành công nghiệp sản xuất etanol đã phát triển. Hơn nữa, etanol chứa 34% năng lượng nhiều hơn so với năng lượng sử dụng để trồng, thu hoạch ngô và chưng cất thành etanol. Có nghĩa là năng lượng cần để sản xuất etanol ít hơn năng suất năng lượng tiềm năng khi dùng làm nhiên liệu. Etanol là chất lỏng dễ cháy, tuy nhiên etanol khó bay hơi hơn xăng rất nhiều. Điều này có nghĩa là vấn đề tồn trữ etanol ít trở ngại hơn so với trữ và vận chuyển hydro và các loại xăng khác hiện nay.

Theo Minteer, hầu hết các nghiên cứu pin nhiên liệu sinh học trong quá khứ đã sử dụng metanol làm nhiên liệu nhiều hơn là etanol. Sự lựa chọn etanol của nhóm nghiên cứu của Minteer dựa trên cơ sở phân tích cho thấy etanol nhiều hơn, sản xuất rẻ hơn và có khả năng phản ứng cao hơn đối với enzym đã lựa chọn. Các thiết kế ban đầu cũng lựa chọn các enzym trong dung dịch với nhiên liệu và không tiếp xúc trực tiếp với điện cực, do vậy chỉ tạo được mật độ điện thấp và tuổi thọ của enzym ngắn. Nhiều tiến bộ đã đạt được khi một số nhóm nghiên cứu bắt đầu cố định enzym ở điện cực, tuy nhiên các kỹ thuật này chỉ đạt được hiệu suất hạn chế và kéo dài tuổi thọ của enzym không đáng kể.

Tiến bộ về cố định enzym

Đột phá của trường Đại học Saint Louis là thiết kế phương pháp cố định enzym độc đáo trên cơ sở màng polyme biến tính. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng polyme trao đổi ion thông thường vẫn được sử dụng cho pin nhiên liệu, tuy nhiên được biến tính để có các mixen cần thiết. Các mixen này là những lỗ rỗng trong đó enzym tìm được "môi trường vi mô lý tưởng" để phát triển. Enzym đã có được môi trường cần thiết để hoạt động trong thời gian dài thay vì bị huỷ hoại như trước đây. Các nghiên cứu về pin nhiên liệu sinh học khác cho thấy enzym có tuổi thọ vài ngày, kỹ thuật mới này cho phép hoạt tính enzym kéo dài trong nhiều tuần mà không có sự thay đổi đáng kể về năng lượng. Quy trình nạp lại pin được hoàn tất bằng cách bổ sung vài giọt cồn. Các nhà khoa học thông báo, thử nghiệm cho thấy hệ thống cố định mới có khả năng tạo mật độ năng lượng lớn gấp 32 lần so với mật độ năng lượng của các loại pin nhiên liệu sinh học tiên tiến mà các nhóm nghiên cứu khác chế tạo. Nhóm nghiên cứu của trường Đại học Saint Louis hy vọng việc phát triển điện cực có diện tích bề mặt lớn sẽ còn có thể giúp tăng công suất của pin nhiên liệu sinh học cao hơn nữa.

Cho đến nay, nhóm nghiên cứu đã tập trung nghiên cứu các ứng dụng ở qui mô nhỏ. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm 30 đến 50 pin etanol. Các loại pin này vận hành tốt với rượu vốt ka, gin, vang trắng và bia. Phản ứng của bia cho thấy pin nhiên liệu không phù hợp với sự cacbon hoá. Có thể vài năm nữa mới có các ứng dụng tiêu dùng, tuy nhiên những kết quả này cho thấy khả năng áp dụng công nghệ pin nhiên liệu sinh học và hỗ trợ thúc đẩy nghiên cứu thuần tuý hàn lâm tiến tới công nghệ mang tính thực tiễn hơn.

(Theo Vusta)

contentlength: 7270
Chia sẻ
Bấm ngay
Đăng Ký xem video hay mới nhất

TIN Khoa Học NỔI BẬT

Cô dâu bị bạn thân trộm hơn 1 cây vàng của hồi môn trong lễ cưới

Một vụ trộm cắp tài sản (1,1 cây vàng) ngay sau đám cưới kết thúc vừa xảy ra tại xã Đồng Văn, huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc đã được lực lượng Công an tỉnh Vĩnh Phúc điều tra làm rõ. Điều không ai ngờ tới, thủ phạm lại chính là bạn thân của cô dâu.

VẤN ĐỀ KHOA HọC NÓNG NHẤT

Tranh cai ve mo Tao Thao

Tranh cãi về mộ Tào Tháo

Hơn 120 nhà khảo cổ học hàng đầu tại Trung Quốc hôm qua khẳng định ngôi mộ ở huyện An Dương, tỉnh Hà Nam, đúng là nơi yên nghỉ của..

Ngo Bao Chau gianh Huy chuong Fields

Ngô Bảo Châu giành Huy chương Fields

Giáo sư Ngô Bảo Châu đọc báo cáo toàn thể tại Đại hội Toán học Thế giới chiều qua sau khi tặng chữ ký tặng hơn 200 cuốn sách giới..

Tham hoa tran dau tai My

Thảm họa tràn dầu tại Mỹ

Gần 70% lượng dầu tràn trên vịnh Mexico đã được thu hồi hoặc phân hủy bởi các yếu tố tự nhiên.

Thien van hoc

Thiên văn học

Cảnh tượng núi lửa Iceland nhìn từ ngoài trái đất, cầu lửa sáng rực trên bầu trời nước Mỹ, Trạm Không gian quốc tế bay qua cực..

Chuyen bay dau tien dua nguoi vao vu tru

Chuyến bay đầu tiên đưa người vào vũ trụ

Một nhà điều tra người Nga mới đây tuyên bố rằng hành động vội vàng của Yuri Gagarin trong một chuyến bay huấn luyện có thể là..