Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Wisconsin - Madison đã đưa ra một phương pháp mới để chuyển đổi amoniac thành khí nitơ, tiến tới sử dụng amoniac thay thế cho nhiên liệu gốc cacbon. Kỹ thuật mới sử dụng chất xúc tác kim loại và giải phóng năng lượng nhưng không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Chemistry.

Christian Wallen, đồng tác giả nghiên cứu, giải thích: “Thế giới hiện đang sử dụng nền kinh tế nhiên liệu cacbon. Nhưng đây không phải là nền kinh tế lý tưởng bởi chúng ta đang đốt cháy hydrocacbon, gây phát thải CO₂ vào trong khí quyển. Chúng ta không có cách nào đóng vòng lặp cho một chu trình cacbon thực sự để biến đổi CO₂ thành loại nhiên liệu có ích".

Để hướng tới mục tiêu không phát thải cacbon trên thế giới vào năm 2050 do Liên Hợp Quốc đưa ra, các nhà khoa học cần xem xét sản xuất năng lượng từ các nguyên tố khác ngoài cacbon theo cách có trách nhiệm với môi trường. Theo xu hướng đó, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Wisconsin - Madison đề xuất phát triển nền kinh tế năng lượng nitơ dựa trên sự chuyển đổi giữa nitơ và amoniac.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc bổ sung amoniac vào chất xúc tác kim loại có chứa ruthenium, nguyên tố giống platin, tạo ra nitơ một cách tự nhiên, có nghĩa là không cần thêm năng lượng. Thay vào đó, quá trình này có thể được khai thác để sản xuất điện mà chỉ tạo ra sản phẩm phụ là proton và khí nitơ. Ngoài ra, phức hợp kim loại có thể được tái chế thông qua cho tiếp xúc với oxy và sử dụng nhiều lần, quá trình này sạch hơn nhiều so với sử dụng nhiên liệu gốc cacbon.

Amoniac đã được đốt cháy làm nhiên liệu trong nhiều năm. Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, amoniac được sử dụng cho ô tô. Hiện nay, các nhà khoa học đang xem xét cách đốt nó trong động cơ để thay thế xăng, đặc biệt là trong ngành hàng hải. Tuy nhiên, đốt amoniac giải phóng các khí nitơ oxit độc hại.

Phản ứng mới tránh sinh ra các sản phẩm phụ độc hại đó. Nếu phản ứng được đặt trong pin nhiên liệu, ở đó amoniac và ruthenium phản ứng trên bề mặt điện cực, nó có thể sản xuất điện sạch mà không cần bộ chuyển đổi xúc tác.

Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ tìm cách thiết kế pin nhiên liệu để khai thác phát hiện mới và đưa ra những phương thức thân thiện với môi trường để tạo ra các nguyên liệu ban đầu.

N.P.D (NASATI), theo https://scitechdaily.com/replacing-carbon-fuel-with-nitrogen-chemists-discover-new-way-to-harness-energy-from-ammonia/, 20/11/2021