Máy phát điện chạy bằng nước!

Admin Tổng số bài gửi : 590 Join date : 18/10/2011

Máy phát điện chạy bằng nước!

Posted on 16/01/2012 by Duy Tran

Máy phát điện chạy bằng nước! Images405826_mayphatdien1

Phát minh chấn động thế giới: Máy phát điện chạy bằng nước và chất thải lại là nước tinh khiết! Đó là phát minh vừa công bố ngày 14/01/2012 của TS. Nguyễn Chánh Khê, giám đốc trung tâm Nghiên cứu và triển khai (thuộc khu Công nghệ cao TP.HCM).

Lịch sử phát minh

TS Khê có nhà ở khu Thảo Điền, Q.2, TP.HCM. Mỗi lần bị cúp điện, ông và nhiều người cùng khu vực phải sử dụng máy phát điện chạy bằng xăng không những tạo tiếng ồn rất lớn mà còn gây ô nhiễm môi trường do khí thải từ máy phát điện. Từ đó ông nảy sinh ý tưởng tạo một chiếc máy phát điện không gây ồn, không gây ô nhiễm môi trường. Sau bốn năm từ ý tưởng, nghiên cứu công nghệ, chế tạo thiết bị, giờ TS Khê và các cộng sự đã tạo được chiếc máy phát điện hoàn chỉnh đầu tiên.

Tại phòng thí nghiệm, TS Khê đã giới thiệu chiếc máy có kích thước chỉ khoảng 80cm x 60cm x 40cm. Sau khi đổ nước và chất xúc tác vào bình chứa, bật công tắc kích hoạt hệ thống và kết nối cổng xuất điện với máy quạt và bóng đèn, bật tiếp công tắc điện, bóng đèn sáng rõ, quạt chạy mạnh. Máy chạy êm ru, gần như không phát ra tiếng ồn nào.

Nguyên tắc hoạt động: ứng dụng của công nghệ nano

TS Khê giải thích: điều quan trọng nhất của chiếc máy này là ứng dụng công nghệ nano để “đốt” nước thành điện. Cụ thể các vật liệu nano được pha chế như một chất xúc tác phụ gia. Chất này khi phản ứng với nước sẽ tách lấy khí hydro (H2) và tiếp tục tách H2 thành điện tử proton H+, từ đó tạo ra dòng điện. Dòng điện sẽ được tích vào tụ điện đến khi đạt được công suất mong muốn. “Mặc dù nguyên tắc này đã được biết đến trên thế giới nhưng không có nhiều nhà khoa học thành công trong việc chế tạo chất xúc tác nano một cách hữu hiệu và có độ ổn định điện hóa thật cao” – TS Khê chia sẻ.

Theo TS. Khê, công nghệ được ứng dụng trong máy phát điện này không phải công nghệ điện phân, do đó không dùng năng lượng từ bên ngoài vào. Đây cũng không phải là công nghệ dùng bình ăcquy sử dụng những chất độc hại như chì hay acid sulfuric đậm đặc. Nó khác với pin năng lượng ở nhiều quốc gia trên thế giới đang sử dụng nhiệt độ rất cao để hoạt động. Chiếc máy của TS Khê chỉ cần nhiên liệu chính là nước, kể cả nước muối, nước sông…

Hiện chiếc máy của TS Khê có thể phát công suất 2kW, đủ sử dụng cho các thiết bị gia dụng phổ biến trong gia đình: điện thắp sáng, quạt, nồi cơm điện, tivi… Ông cho biết trong năm 2012 ông và các cộng sự sẽ nghiên cứu để hoàn thiện công nghệ và thiết bị sử dụng trong máy. Cụ thể công suất phát trên mỗi pin sẽ được nâng cao hơn, từ đó tiến đến sản xuất hệ thống phát điện 600kW phục vụ hoạt động công nghiệp.

Tạo ra nước sạch

Theo TS Khê, máy phát điện chạy bằng nước khi tạo ra điện năng không phóng thích những chất gây ô nhiễm môi trường như khí cacbonic (CO2, CO) như các phản ứng nổ từ động cơ xăng dầu sinh ra. Đó là chưa kể khả năng sản xuất nước sạch của máy phát điện. Cụ thể sau khi nước bị “đốt” sẽ bốc hơi và ngưng tụ thành nước tinh khiết.

TS Khê cho biết dù nước có dơ bẩn đến bao nhiêu, khi đưa vào trong thiết bị này và sau chuỗi phản ứng sẽ tạo thành nước sạch. Sau khi chuyển qua khử khuẩn có thể dùng để uống, sinh hoạt… Khi đó máy phát điện sẽ rất hữu ích cho những vùng vừa thiếu điện vừa thiếu nước ngọt như vùng sâu vùng xa, biển đảo. Chẳng hạn như ở Trường Sa, người dùng chỉ cần múc nước biển đổ vào là vừa có điện vừa có nước để sử dụng.

Theo TS Khê, việc sử dụng máy phát điện chạy bằng nước kinh tế hơn vì chất xúc tác trong máy có thể tái sinh và tuổi thọ cao, có thể lên đến 5-6 năm. Song song đó, vật liệu làm ra máy có giá rẻ hơn nhiều lần so với pin mặt trời vì không phải sử dụng vật liệu bán dẫn và đắt tiền. Trước mắt, ông và các cộng sự sẽ nhắm đến sản xuất những máy phát điện thông thường, các bộ phận gắn vào ôtô, xe máy và các máy móc sử dụng điện. Về lâu dài sẽ có những máy phát điện bằng nước dùng trong công nghiệp, giúp giải quyết bài toán năng lượng ngày càng thiếu thốn trong tương lai.

Không gây tiếng ồn

Đặc biệt suốt quá trình hoạt động, máy phát điện bằng nước hoàn toàn không gây ra tiếng động ồn ào như các động cơ nổ đốt cháy xăng dầu thường thấy: động cơ xe máy, máy phát điện… Do đó máy phát điện bằng nước rất thân thiện với môi trường và ưu thế vượt trội so với các máy phát điện phổ dụng hiện nay trên thị trường. Về mặt giá thành, TS Khê cho biết sẽ thấp hơn rất nhiều so với các máy phát điện trên thị trường hiện nay. Cụ thể máy có công suất 300W sẽ có giá 6-8 triệu đồng, máy 2kW khoảng 32 triệu đồng.

Dự kiến máy sẽ có mặt trên thị trường từ tháng 6/2012.

(Tổng hợp từ TTO, SGGP)

(st)

Admin Tổng số bài gửi : 590 Join date : 18/10/2011

Hoài nghi một sáng chế động trời

TP - Sáng chế máy phát điện chạy bằng nước lã của TS Nguyễn Chánh Khê (công bố ngày 14-1 tại Khu Công nghệ cao TPHCM) bị một nhà khoa học phủ nhận tính xác thực.

Trước thềm hội thảo ngày 9-3 về sáng chế này, Tiền Phong có cuộc trao đổi với TS Giáp Văn Dương, Đại học Quốc gia Singapore.

Máy phát điện chạy bằng nước! ImageHandler

Máy phát điện chạy bằng nước! ImageHandler

TS Giáp Văn Dương: “Một ngày kia, điện thương phẩm từ nước lã có thể thành hiện thực, nhưng hiện giờ thì chưa thể”.

Sản xuất điện từ nước lã gặp những rào cản gì?

Muốn sản xuất điện từ nước, việc đầu tiên là phải phân hủy nước để thu được khí hydro. Khi đã có hydro rồi, cho qua pin nhiên liệu thì sẽ thu được điện. Công nghệ pin nhiên liệu hydro đã được thương mại hóa. Vì thế, rào cản chính nằm ở việc phân hủy nước.

Rào cản thứ nhất là rào cản nhiệt động học. Phản ứng phân hủy nước không thể tự xảy ra. Nếu nó tự xảy ra được thì nước trong các ao hồ, đại dương đã bị phân hủy hết từ lâu, sự sống cũng không tồn tại.

Phân tử nước, được tạo bởi hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, ở trạng thái bền hơn trạng thái hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy ở riêng biệt. Ai cũng biết, tự nhiên sẽ tự diễn biến theo xu hướng nào có độ bền vững cao nhất.

Có nghĩa là, trong điều kiện bình thường, khi các nguyên tử hydro và oxy gặp nhau, chúng sẽ kết hợp với nhau để tạo ra nước chứ không có chiều ngược lại mà không có tác động nào từ bên ngoài. Đó là nguyên lý không thể vi phạm.

Để nước phân hủy thành hydro và oxy, do đó, có khả năng tạo ra điện nhờ việc oxy hóa hydro, không còn cách nào khác là phải cưỡng chế nó. Phải cung cấp một năng lượng bên ngoài để buộc cho phản ứng phân hủy nước xảy ra.

Giống như muốn cho nước chảy ngược lên chỗ cao, không còn cách nào khác là phải bơm nó lên, tức phải tốn một năng lượng để đưa nước từ nơi thấp chảy ngược lên chỗ cao. Như vậy, muốn một quá trình từ chỗ không thể tự xảy ra được, trở thành có thể xảy ra, phải cung cấp một năng lượng bên ngoài đủ lớn. Đó cũng là nguyên lý, không thể tránh được.

Với phản ứng phân hủy nước, nguồn năng lượng bên ngoài có thể là điện năng, nhiệt năng, quang năng. Nếu dùng điện năng thì đó là quá trình điện phân. Nếu dùng nhiệt năng thì đó là quá trình phân hủy nhiệt, thường xảy ra ở nhiệt độ rất cao. Nhưng cả hai quá trình này đều không kinh tế.

Dùng điện để phân hủy nước, rồi lại tạo ra điện thì nhất định có thất thoát hao hụt. Còn dùng nhiệt thì phải đốt lên ở nhiệt độ rất cao, sự thất thoát còn lớn hơn nữa. Do đó, kinh tế nhất là dùng quang năng, tức năng lượng của ánh sáng mặt trời.

Đến đây thì gặp rào cản thứ hai. Đó là rào cản về vật liệu xúc tác. Hiện giờ chưa ai tìm được chất xúc tác nào đủ tốt để có thể phân hủy nước với hiệu suất đủ cao, có thể cạnh tranh được với các quá trình sản xuất điện đã được thương mại hóa.

Công trình của TS Khê đã vượt qua được rào cản nào?

Tôi e là không vượt qua được rào cản nào. Rào cản thứ nhất, nhiệt động hóa học, không thể vượt qua như phân tích ở trên. Còn rào cản thứ hai, vật liệu xúc tác, rất khó. Đến nay vẫn chưa có nhóm nghiên cứu nào trên thế giới vượt qua rào cản thứ hai một cách hiệu quả.

Vì sao ông nhận định như vậy?

Sự sắp đặt hệ thống thực nghiệm của TS Khê cho thấy ông không có ý định vượt qua các rào cản ấy. Chẳng hạn, để thu thập quang năng, bình phản ứng ít nhất phải trong suốt để cho ánh sáng truyền qua được hiệu quả.

Nhưng TS Khê lại dùng bình nhựa màu xanh và không trong suốt. Điều này cho thấy ông không có ý định thu thập năng lượng ánh sáng để tiến hành phản ứng quang hóa phân hủy nước.

Nhưng rõ ràng TS Khê cùng cộng sự đã trình diễn một mô hình trước mặt nhiều nhà khoa học danh tiếng và kết quả đúng là điện đã được phát ra từ nước lã?

Tôi không nghĩ TS Khê đã trình diễn mô hình máy phát điện chạy nước trước mặt các nhà khoa học, mà chỉ trước mặt các phóng viên. Vì sao trong các bài báo đưa tin, hóa chất được sử dụng khi thì là chất phụ gia, khi lại là xúc tác nano, khi lại là chất khử nano? Nhìn bề ngoài thì đó chỉ là sự nhầm lẫn về ngôn ngữ nhưng bản chất khoa học lại khác nhau một trời một vực.

Nếu đó là chất xúc tác thì nhiên liệu là nước. Còn nếu là chất khử thì nhiên liệu chính là chất khử đó vì nó là chất tham gia, bị tiêu tốn trong phản ứng tạo hydro.

Trong thuyết trình của mình, TS Khê đã gọi hóa chất đó là “chất khử nano”. Vậy thì nhiên liệu phải là chính chất khử đó, chứ không phải là nước. Giống như với động cơ xăng, nhiên liệu phải là xăng chứ không phải là không khí, dù không khí cần dùng để đốt xăng.

Tôi tin lập luận của mình đúng vì tôi tin vào các định luật đã được kiểm chứng của khoa học. Không dùng bất cứ nguồn năng lượng nào để biến một quá trình không tự xảy ra thành có thể xảy ra được là vi phạm Nguyên lý II của Nhiệt Động học. Còn dùng nước để sinh năng lượng, rồi lại tạo ra nước để có thể quay vòng mãi là vi phạm Định luật Bảo toàn Năng lượng.

Ông có tin, một ngày kia, nhân loại có thể sản xuất điện từ nước lã?

Thực tế thì nhân loại đã sản xuất được điện từ nước rồi, thông qua việc sử dụng xúc tác quang để thu thập năng lượng ánh sáng mặt trời để phân hủy nước thành hydro và oxy.

Vấn đề là hiệu suất còn quá nhỏ và giá thành quá đắt để có thể cạnh tranh với các quá trình hiện có. Tôi tin một ngày nào đó, hiệu suất này sẽ được nâng lên đáng kể. Nhiều nhà khoa học khác cũng tin như thế.

Việt Nam đã tham gia cuộc đua này rồi. Theo tôi được biết, đã có một vài nhóm đang làm nghiên cứu về đề tài này từ vài năm nay. Tuy nhiên, đến nay chưa có kết quả nào đáng kể.

Cám ơn ông.

Quốc Dũng (thực hiện)

http://www.tienphong.vn/Khoa-Giao/568986/Hoai-nghi-mot-sang-che-dong-troi-tpp.html

Admin Tổng số bài gửi : 590 Join date : 18/10/2011

Máy phát điện “chạy bằng nước”
làm nóng giới khoa học

14/03/2012 3:24

Sáng chế máy phát điện chạy bằng nước theo công bố của TS Nguyễn Chánh Khê đang thu hút sự quan tâm lớn của dư luận. Sau hội thảo về sáng chế này do Ban quản lý Khu công nghệ cao TP.HCM (SHTP) tổ chức vào ngày 9.3 (báo chí không được tham dự), nhiều câu hỏi được giới khoa học tiếp tục đặt ra.

Máy phát điện chạy bằng nước! May-phat

Nhân viên của Trung tâm nghiên cứu và triển khai Khu công nghệ cao TP.HCM cho nước vào bình để chạy máy phát điện - Ảnh: Mai Vọng

Một người trực tiếp tham dự hội thảo là GS-TSKH Nguyễn Đăng Hưng, Chủ tịch HĐQT Công ty TNHH MTV công nghệ thông tin Hưng Việt, đã gửi cho Thanh Niên bài tường thuật của mình.

Có thể đảo lộn cục diện năng lượng thế giới

Nói về "tạp chất" bí hiểm này, ông Phạm Việt Hùng, nghiên cứu chuyên ngành hóa học từ ĐH Ulsan (Hàn Quốc), chia sẻ trên blog của GS Nguyễn Đăng Hưng: “Xem video clip về “máy phát điện chạy bằng nước” em thấy rằng lượng hydro sinh ra nhiều đến mức làm nước sôi sùng sục như thế thì có 2 khả năng là bột kim loại như nhôm (Al), kẽm (Zn), magnesium (Mg) hoặc sắt (Fe) phản ứng với acid hoặc baze; hoặc metal hydride như LiAlH4 hoặc NaBH4. (2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2; 2Al + 2NaOH + 2H2O -> 2NaAlO2 + 3H2; NaBH4 + H2O -> NaBO2+ 4H2). Theo thông tin GS Hưng cung cấp là nhiệt độ trong bình nước khoảng 50-60 độ C thì em nghiêng về giả thuyết “chất xúc tác bí ẩn” là bột kim loại phản ứng với acid hoặc baze”.

Cũng trên blog của GS Nguyễn Đăng Hưng còn có chia sẻ của TS Giáp Văn Dương từ Singapore: Theo những thông tin đã có, gần như chắc chắn “hóa chất bí hiểm đó” là hỗn hợp của than hoạt tính và chất khử NaBH4. Vậy khi cho vào nước sẽ có phản ứng sau: NaBH4+2H2O = NaBO2+4H2.

GS Hưng viết: "Sau khi bài thuyết trình của TS Khê kết thúc, tôi phát biểu nêu rõ tầm quan trọng của sáng chế, nó có thể đảo lộn cục diện năng lượng của thế giới. Bởi vậy việc thẩm định nghiêm túc là tối cần thiết. Trước tiên tôi yêu cầu TS Khê phân biệt là trong sáng chế có hai vấn đề: vấn đề khoa học và vấn đề công nghệ. Công nghệ có bí quyết và việc giữ kín bí mật công nghệ là việc tự nhiên, tôi sẽ không tò mò tìm hiểu ở đây. Cái mà tôi mong TS Khê giải thích cùng cử tọa là khía cạnh khoa học của sáng chế. Khía cạnh khoa học luôn luôn phải công khai minh bạch đối với công chúng đặc biệt các chuyên gia… và tôi mong mỏi TS Khê sẽ trả lời tôi trên tinh thần khoa học". Nhưng rồi TS Khê đã không giải thích phần quan trọng nhất của sáng chế là việc tách nguyên tử hydro (H2) ra khỏi phân tử nước (H2O).

GS Hưng đã đặt thẳng câu hỏi: "Chất có can dự việc tách H2 từ nước là chất gì, chất xúc tác có ghi trên biểu đồ hay chất khử?". TS Khê khẳng định: "Đó là chất xúc tác". GS Hưng phản đối ngay: "Nếu quả như thế thì ở đây nguyên lý cơ bản của khoa học, nguyên lý bảo toàn năng lượng bị vi phạm. Lấy ở đâu ra năng lượng 285,83 kJ/phân tử nước để có phản ứng hóa học: 2H2O + 2×285,83kJ → 2H2 + O2". Sau mấy phút giằng co qua lại, TS Khê đã phải công nhận đây là một “tạp chất” có tham dự vào phản ứng phân tử.

Ông viết tiếp: “Cái “tạp chất” có khả năng tách hydro ra khỏi nước đã càng trở thành một chất bí hiểm ly kỳ bội phần. Tôi nhìn tác dụng của chất ấy vào nước với hydro nổi lên sủi bọt như nước đang sôi với biết bao câu hỏi…! Tôi thử đưa tay sờ vào bình chứa. Bình có nhiệt độ nóng khoảng 50-60 độ C. Như vậy, năng lượng phát sinh chẳng những đủ cho phản ứng phân ly của nước mà còn dư ra có thể đun nóng bình chứa! Như vậy từ bao lâu nay tại sao không nghĩ đến việc đo đạc sự thay của khối lượng “tạp chất” ấy trong quá trình phát ra điện?”.

GS Hưng cũng đặt nghi vấn: “Bóng điện tắt ngay khi cộng tác viên của TS Khê bẻ cong ống dẫn không cho hydro chạy vào bình phát điện chạy bằng pin nhiên liệu. Tại sao đèn tắt nhanh như vậy, như trực tiếp bật lên rồi tắt đi qua công tắc điện, thời gian trễ gần như không có?... Một cái gì lạ lùng chưa có câu giải thích...".

Trao đổi với Thanh Niên chiều 13.3, TS Nguyễn Chánh Khê khẳng định có đến 2 chất bí mật chứ không phải một chất. Ông nói: "Nếu trao đổi thông tin về khoa học thì tôi sẽ trao đổi thẳng thắn, nhưng sẽ không bao giờ tiết lộ các chất bí mật này". Ông cũng cho biết, sáng chế đã được mang đi đăng ký bảo hộ trong nước, Mỹ, châu Âu.

Điều quan trọng - theo TS Khê - là ông hoàn toàn chủ động công nghệ, từ các chất xúc tác, phân tử xúc tác và một số bộ phận khác đều tự chế tạo. Mọi việc đang thuận buồm xuôi gió. Trong vòng 3 tháng tới, sẽ có thiết kế cơ bản cho sản phẩm máy phát điện chạy bằng nước, với mục đích chính là có sản phẩm ra đời để phục vụ cho đồng bào vùng sâu, vùng hải đảo xa xôi chưa có điện.

TS Khê cũng cho biết có nhiều nhà khoa học từ Mỹ, Nhật Bản, Đức, Pháp... đã gửi email chia sẻ và chúc mừng về công trình nghiên cứu này.

Máy phát điện chạy bằng nước! May-phat-2

Máy phát điện chạy bằng nước! May-phat-2

Bóng đèn 50W lập tức cháy sáng chỉ sau hơn 1 phút vận hành - Ảnh: Mai Vọng

Sẽ thử nghiệm

Về phương diện khoa học, tuy chưa được biết chất rắn cấu trúc nano là chất gì, song vẫn có thể nói rằng tìm ra được một chất mới phản ứng với nước tạo ra hydro trên một quy mô đáng kể là một kết quả khoa học lý thú đáng trân trọng

Viện sĩ Nguyễn Văn Hiệu

Viện sĩ Nguyễn Văn Hiệu, Chủ tịch Hội đồng khoa học ngành Khoa học vật liệu Viện Khoa học - Công nghệ Việt Nam, sau khi nghe TS Khê trình bày tại hội thảo, đã có kết luận rằng kết quả khoa học chính của công trình này là tìm ra một phương pháp mới để tạo ra hydro từ nước, sau đó sử dụng hydro làm nhiên liệu để phát điện. Đây không phải là việc làm ra một máy phát điện chạy bằng nước.

Tác giả đã tạo ra được một chất rắn mà theo báo cáo là có cấu trúc nano. Khi chất rắn này phản ứng với nước thì sẽ xảy ra một phản ứng hóa học tạo ra hydro. Năng lượng cần thiết để tách hydro từ nước là năng lượng có sẵn trong chất rắn cấu trúc nano. Không có sự vi phạm định luật bảo toàn năng lượng.

Sau khi xảy ra phản ứng hóa học, chất rắn cấu trúc nano không còn nữa, mà sẽ xuất hiện các chất khác. Do đó tác giả mới phải “tái chế” lại chất rắn cấu trúc nano gây ra phản ứng. Bí quyết công nghệ nằm ở khâu chế tạo chất rắn cấu trúc nano.

Viện sĩ Nguyễn Văn Hiệu cho rằng, trước khi đăng ký xong quyền bảo hộ sở hữu trí tuệ với cơ quan có thẩm quyền, phải giữ bí mật về chất rắn cấu trúc nano. Về phương diện khoa học, tuy chưa được biết chất rắn cấu trúc nano là chất gì, song vẫn có thể nói rằng tìm ra được một chất mới phản ứng với nước tạo ra hydro trên một quy mô đáng kể là một kết quả khoa học lý thú đáng trân trọng.

Viện sĩ Nguyễn Văn Hiệu đề xuất: Trong khi chờ đợi cơ quan bảo hộ quyền sở hữu trí tuệ ở Mỹ và Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học - Công nghệ) xem xét bản đăng ký của TS Nguyễn Chánh Khê, SHTP hoặc Sở Khoa học -Công nghệ TP cần cấp kinh phí cho TS Nguyễn Chánh Khê tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện công nghệ và chế tạo ra một máy phát điện hoạt động theo phương pháp mới.

SHTP sẽ chạy thử máy phát điện này một cách liên tục để kiểm tra sự ổn định của quá trình phát điện trong một thời gian dài và ước tính hiệu quả kinh tế, với điều kiện vẫn giữ được bí mật công nghệ.

Máy phát điện chạy bằng nước! Ng-chanh-khe

Máy phát điện chạy bằng nước! Ng-chanh-khe

TS Nguyễn Chánh Khê (trái) và GS Nguyễn Đăng Hưng - Ảnh: Mai Vọng

Chất xúc tác hay chất khử?

Công trình của TS Nguyễn Chánh Khê về pin nhiên liệu từ phản ứng phân hủy nước có hai phần (A) phân hủy nước tạo hydrogen và oxygen, sau đó (B) hydrogen và oxygen tái hợp thông qua thiết bị dùng để chuyển hóa năng lượng hóa học thành điện năng.

Giai đoạn (B) khá quen thuộc và được thừa nhận nên ta không bàn luận. Giai đoạn (A) là một thách thức lớn của cộng đồng khoa học với câu hỏi về hiệu suất và tính kinh tế. Nếu giải quyết được khó khăn này, câu hỏi của con người về năng lượng sạch và một loạt các ứng dụng mang tính cách mạng sẽ được giải quyết.

Tranh cãi từ công trình nghiên cứu của TS Khê là liệu chất xúc tác mà ông đã sử dụng là gì mà sự tạo thành hydrogen (hay hiệu suất quá trình) lại mãnh liệt như vậy. Đó có thật là chất xúc tác hay không, hay chỉ là một chất khử thông thường như cách trả lời lập lờ của TS Khê. Dưới đây chúng tôi phân tích vài khía cạnh đơn giản cho câu hỏi này.

Có hai vấn đề cần chú ý trong phản ứng phân hủy nước thành hydrogen và oxygen: hiệu ứng nhiệt và tốc độ phản ứng. Số liệu trong sổ tay (Lange’s Handbook of Chemistry, John A.Dean, trang 639) cho thấy để tạo được 2 (gram) hydrogen thì cần cung cấp 293 kJ (tức là lượng nhiệt để đun khoảng 700 gram nước cho tới sôi) theo phản ứng hóa học dưới đây.

H2O → H2 + ½O2 , ∆H0 = 293 (KJ/mol)

Vậy đây là một phản ứng thu nhiệt, đòi hỏi phải cung cấp năng lượng thì mới xảy ra, ta gọi đây là sự cản trở nhiệt động.

Ngoài rào cản nhiệt động, còn có rào cản động học; rào cản nhiệt động quyết định hiệu suất quá trình phân hủy, trong khi rào cản động học quyết định tốc độ quá trình phân hủy. Hình dưới minh họa ảnh hưởng của chất xúc tác giúp hạ thấp rào cản động học. Vậy xúc tác trong trường hợp này giúp tăng tốc độ quá trình, nhưng không thay đổi rào cản nhiệt động. Điều này có nghĩa là phản ứng này dù cho có chất xúc tác hiệu quả nhất thì cũng vẫn cần nguồn năng lượng ngoài để vượt qua cản trở nhiệt động (293 kJ/mol). Thêm nữa, chất xúc tác về nguyên tắc không bị tiêu thụ hoặc phân hủy trong quá trình phản ứng; và thường chỉ sử dụng hàm lượng nhỏ chất xúc tác trong các phản ứng.

Trong thiên nhiên, lá cây phân tích nước dùng nguồn năng lượng mặt trời với chất xúc tác diệp lục. Trong quá khứ, nguồn năng lượng ngoài thường sử dụng trong lĩnh vực này cũng là quang năng trong các pin mặt trời (solar cell) với chất xúc tác là TiO2; cường độ ánh sáng cần hấp thu phải đủ lớn để sản xuất điện; nhưng ngay cả trong điều kiện lý tưởng hiệu suất cũng không quá 15%. Công trình gần đây của S.Y.Reece và cộng sự (S.Y.Reece, et al., Science, 334 (2011) 645-648) đăng trên Science - một tạp chí khoa học uy tín hàng đầu thế giới, về phân hủy nước trên màng mỏng (thin film) cho thấy: Để phản ứng sinh ra hydrogen chỉ ở mức sủi bọt khí lăn tăn thì cần một nguồn tử ngoại mạnh chiếu vào hệ thống.

Như vậy, sự phân tích nước không những cần chất xúc tác để giảm hàng rào năng lượng hoạt hóa, mà còn cần nguồn năng lượng ngoài để thúc đẩy phản ứng vượt qua rào cản nhiệt động. Nếu không có nguồn năng lượng ngoài thì quá trình xảy ra không phải là quá trình phân tích nước hữu ích như đã được đề cập. Theo cách trình bày và lập luận trình bày trên các phương tiện truyền thông, nguồn năng lượng ngoài gần như không được đề cập đến. Chất “xúc tác” mà TS sử dụng tuyệt đối không thể là một chất xúc tác nữa nếu nó đảm nhận luôn vai trò vượt qua rào cản nhiệt động.

Giản đồ minh họa các hiệu ứng năng lượng của phản ứng phân hủy nước có và không có xúc tác

Phạm Quốc Bửu

(Nghiên cứu viên ở Viện Khoa học công nghệ và tính toán TP.HCM tổng hợp dưới sự hướng dẫn của GS-TS Trương Nguyện Thành, giáo sư của Đại học Utah (Mỹ) kiêm Giám đốc khoa học của Viện Khoa học công nghệ và tính toán TP.HCM).

Mai Vọng

http://www.thanhnien.com.vn/pages/20120314/may-phat-dien-chay-bang-nuoc-lam-nong-gioi-khoa-hoc.aspx