Nghiên cứu mở hướng tạo nguồn năng lượng sạch

Tiến sĩ Trần Đình Phong (thứ ba từ trái qua) hướng dẫn sinh viên thực hành thí nghiệm.

TS Trần Đình Phong hiện là Chủ nhiệm Khoa Khoa học cơ bản và ứng dụng, Trường đại học (ĐH) Khoa học và Công nghệ Hà Nội (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam). Ngoài thời gian giảng dạy trong nước, TS Trần Đình Phong còn là giảng viên thỉnh giảng tại Khoa Hóa học, ĐH Hanyang (Xơ-un, Hàn Quốc) và là nghiên cứu viên tại Phòng thí nghiệm Nhiên liệu mặt trời (Solar Fuel Laboratory), Trường ĐH Công nghệ Nanyang (Xin-ga-po). Tuy có nhiều thuận lợi từ môi trường làm việc ở nước ngoài, nhưng TS Trần Đình Phong luôn tâm niệm, với quyết tâm và niềm đam mê của mình, việc nghiên cứu ở trong nước sẽ có các nghiên cứu cạnh tranh với các nước trong khu vực, dù có thể mất nhiều thời gian hơn. Con đường nghiên cứu khoa học của TS Trần Đình Phong chuyên sâu về Hóa học vật liệu nano; xúc tác; vật liệu nano ứng dụng trong chuyển hóa và tích trữ năng lượng, xử lý môi trường; hóa học vô cơ. Công trình vừa được tặng Giải thưởng Tạ Quang Bửu 2018 cũng đã được đăng trên tạp chí uy tín nhất thế giới về lĩnh vực khoa học vật liệu Nature Materials với chỉ số trích dẫn cao.

Trong công trình nghiên cứu của mình, TS Trần Đình Phong và cộng sự đã nghiên cứu để tổng hợp chất hóa học có tính chất vật lý, hóa học phù hợp để chế tạo màng lọc trong hệ thống điện phân nước để thu hydro từ vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm, có trữ lượng lớn trên Trái đất là nước. Nhiên liệu hydro thu được từ nước mở ra hy vọng cho thế giới về nguồn nhiên liệu dồi dào, thân thiện, không gây ô nhiễm môi trường. Hiện nay, trong công nghiệp, nhiên liệu được sử dụng phổ biến là nhiên liệu hóa thạch, quá trình đốt gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, giá thành không ổn định và nguồn nguyên liệu ngày càng cạn kiệt. Tính từ năm 2004 đến năm 2016, sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch trên toàn cầu là 96% (48% từ khí đốt tự nhiên, 30% từ dầu và 18% từ than đá); sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân chỉ chiếm 4%. Bên cạnh đó, hiện nay, vật liệu xúc tác chế tạo màng nhân tạo cho phản ứng khử proton (H+) thành hydro từ nước là bạch kim có những trở ngại như trữ lượng bạch kim trên Trái đất ít, giá thành đắt. Thách thức đối với giới khoa học là thiết kế được vật liệu xúc tác mới trong chế tạo màng nhân tạo thay thế bạch kim để có thể thu được hydro từ nước với giá thành rẻ hơn so với hydro từ nhiên liệu hóa thạch. Công trình nghiên cứu của TS Trần Đình Phong đã tìm ra chất xúc tác mới được chế tạo từ chất Molybdenum sulfides (a-MoSx) không chứa kim loại quý hiếm để thu nhiên liệu hydro từ nước. Công trình thành công ở lý thuyết, thực nghiệm với hiệu suất thu hydro nhỏ hơn 3%. Tuy vậy, kết quả thu hydro vẫn thấp hơn so với màng truyền thống chế tạo từ bạch kim có hiệu suất 4,7% được công bố năm 2011. Với niềm đam mê, kinh nghiệm và môi trường nghiên cứu thuận lợi ở trong và ngoài nước, TS Trần Đình Phong cho biết, sẽ tiếp tục nghiên cứu đưa hiệu suất điện phân hydro lên mức 10%.

Trong cuộc sống, với tính chất hóa học và vật lý khi đốt cháy với ô-xy (O2) sẽ giải phóng năng lượng lớn, hydro thường được dùng trong các động cơ tên lửa, đẩy các vệ tinh vào vũ trụ; thay thế xăng dầu cho các phương tiện vận tải. Chẳng hạn, năm 2014, Công ty Honda (Nhật Bản) đã lắp hệ thống trạm nạp khí hydro thông minh trên toàn nước Nhật Bản, cho phép nạp khí hydro vào ô-tô chạy bằng nhiên liệu hydro với quãng đường có thể đi được lên tới 750 km/lần nạp. Khí hydro được tạo ra tại các trạm bằng cách điện phân bằng màng lọc truyền thống là bạch kim. Theo đánh giá của các nhà khoa học, kết quả nghiên cứu của TS Trần Đình Phong có giá trị hướng tới giải quyết vấn đề năng lượng, môi trường cho thế giới và Việt Nam một cách bền vững. Để đưa công trình này vào ứng dụng trong công nghiệp ở Việt Nam, cần sự quan tâm, đầu tư của các cơ quan, tổ chức trong việc đào tạo nhóm nghiên cứu mạnh, nghiên cứu sâu để hoàn thiện hệ thống cả lý thuyết và thực nghiệm ở quy mô thử nghiệm và công nghiệp. Đồng thời, khuyến khích doanh nghiệp tiếp nhận kết quả nghiên cứu để sản xuất nhiên liệu hydro, phát triển hệ thống máy sử dụng nguyên liệu hydro.

Minh Phương