acecook

Nhật Bản đột phá trong sản xuất pin nhiên liệu với vật liệu có độ dẫn điện cao

Công nghiệp năng lượng
26/02/2025 05:15
Vật liệu mới chứa rubidium (Rb) có thể mở ra cánh cửa cho việc ứng dụng rộng rãi pin nhiên liệu oxit rắn.
aa
Hydro xanh từ chất thải: Đột phá công nghệ “Zero-Gap” thúc đẩy sản xuất nhiên liệu sạch
Việt Nam kêu gọi sự hỗ trợ của cộng đồng quốc tế trong chuyển đổi năng lượng sạch

Vật liệu mới dẫn điện hiệu quả, giúp công nghệ năng lượng sạch hơn

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản từ Viện Khoa học Tokyo (Science Tokyo) đã phát triển một vật liệu mới chứa rubidium (Rb), có thể cải thiện đáng kể công nghệ pin nhiên liệu. Vật liệu mới này có độ dẫn điện cao, nghĩa là nó có thể vận chuyển các ion oxy hiệu quả hơn.

Theo nhóm nghiên cứu do Giáo sư Masatomo Yashima thuộc Khoa Hóa học đứng đầu, vật liệu mới này có thể giúp các công nghệ năng lượng sạch hơn, như pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC), trở nên thiết thực và giá cả phải chăng hơn.

SOFC là loại pin nhiên liệu tạo ra điện bằng nhiều loại nhiên liệu khác nhau, không chỉ hydro. Chúng có thể chạy bằng khí đốt tự nhiên và các loại nhiên liệu khác, giúp chúng linh hoạt hơn khi sử dụng trong thực tế. Mặc dù vậy, SOFC có một số vấn đề cố hữu luôn cản trở việc áp dụng. Những pin nhiên liệu này rất tốn kém để sản xuất, nhưng độ bền lại kém và cần nhiệt độ rất cao để có thể hoạt động bình thường.

Để đạt được mục đích tìm những nhiên liệu tối ưu thay thế, nhóm nghiên cứu Nhật Bản đã tìm kiếm những vật liệu tốt hơn cho phép các ion oxy (O²⁻) di chuyển nhanh bên trong pin nhiên liệu.

Nhật Bản đột phá trong sản xuất pin nhiên liệu với vật liệu có độ dẫn điện cao
Vật liệu chứa Rubidium có thể hỗ trợ các công nghệ năng lượng sạch như pin nhiên liệu, cảm biến và chất xúc tác (Ảnh: Interesting Engineering)

Các nhà nghiên cứu đã chọn rubidium là giải pháp lý tưởng vì những đặc tính độc đáo của nó. Rubidium có kích thước nguyên tử tương đối lớn, nghĩa là có nhiều "không gian trống" hơn trong cấu trúc của nó. Đồng nghĩa là các ion oxy có thể di chuyển tự do trong một cấu trúc chứa rubidi. Thứ hai là nó có xu hướng có năng lượng hoạt hóa tương đối thấp, nghĩa là cần ít năng lượng hơn để các ion di chuyển. Điều này cũng làm cho vật liệu dẫn điện tốt hơn.

Rubidium mở ra một hướng đi mới cho việc phát triển các chất dẫn ion oxit

Sử dụng mô phỏng máy tính, nhóm nghiên cứu đã phân tích 475 vật liệu khác nhau dựa trên rubidi và thấy rằng Rb₅BiMo₄O₁₆ là ứng cử viên triển vọng nhất.

Sau khi tổng hợp hợp chất, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng nó cao hơn 29 lần so với vật liệu SOFC thường dùng (ziriconi ổn định bằng yttria) ở nhiệt độ 572°F (300°C). Họ cũng phát hiện, chuyển động của các ion oxy được hỗ trợ bởi hình dạng và chuyển động của các đơn vị tứ diện MoO₄ (một cấu trúc tinh thể cụ thể bên trong vật liệu).

Các thí nghiệm cũng cho thấy vật liệu vẫn ổn định trong các điều kiện khác nhau, bao gồm nhiệt độ cao, không khí ẩm và nước. Khám phá này có thể giúp SOFC hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn, khiến chúng rẻ hơn, bền hơn và dễ sử dụng hơn trong các ứng dụng năng lượng khác nhau.

Giáo sư Masatomo Yashima giải thích về kết quả đầy hứa hẹn này rằng: “Điều đáng ngạc nhiên là Rb 5 BiMo4O16 thể hiện độ dẫn ion oxit cao là 0,14 mS/cm ở 300°C, cao hơn 29 lần so với độ dẫn của zirconia ổn định bằng yttria ở 300°C và tương đương với các chất dẫn ion oxit hàng đầu có thành phần tứ diện tương tự”.

Nếu các nghiên cứu sâu hơn xác nhận những kết quả này, vật liệu gốc rubidi có thể đóng vai trò quan trọng trong các công nghệ năng lượng sạch trong tương lai như pin nhiên liệu, cảm biến khí và chất xúc tác.

Vật liệu chứa rubidi mới này có thể cách mạng hóa công nghệ năng lượng bằng cách cải thiện hiệu suất và giá cả phải chăng của pin nhiên liệu oxit rắn và hỗ trợ quá trình chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch hơn.

Yashima cho biết, vệc phát hiện ra oxit chứa Rb có độ dẫn điện và độ ổn định cao có thể mở ra một hướng đi mới cho việc phát triển các chất dẫn ion oxit. “Chúng tôi hy vọng rằng những tiến bộ này sẽ dẫn đến các ứng dụng và thị trường mới cho Rb, cũng như góp phần giảm nhiệt độ hoạt động và giảm chi phí của pin nhiên liệu oxit rắn”, ông chia sẻ thêm.

Nguyên Ngọc (Theo Interesting Engineering)

Bài liên quan
trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Các doanh nghiệp nhà nước cần thực hiện 7 giải pháp, 6 nhiệm vụ tiên phong trong chuyển đổi số

Các doanh nghiệp nhà nước cần thực hiện 7 giải pháp, 6 nhiệm vụ tiên phong trong chuyển đổi số

Văn phòng Chính phủ ban hành Thông báo số 216/TB-VPCP ngày 6/5/2025 kết luận của Thủ tướng Chính phủ tại Hội nghị với doanh nghiệp nhà nước về tiên phong trong chuyển đổi số và thúc đẩy tăng trưởng.
Người dân ngày càng được trải nghiệm nhiều hơn với Robot dịch vụ

Người dân ngày càng được trải nghiệm nhiều hơn với Robot dịch vụ

Robot dịch vụ đang hiện diện trong cuộc sống của chúng ta hàng ngày. Việc hiểu và thích nghi với sự phát triển này là một phần quan trọng đối với con người trong thời đại số.
Cách "bắt bệnh" và chăm sóc động cơ, bộ truyền động

Cách "bắt bệnh" và chăm sóc động cơ, bộ truyền động

Việc kiểm tra chất lượng nguồn điện và theo dõi hiệu suất hoạt động giống như việc "khám sức khỏe", giúp kỹ thuật viên nắm rõ tình trạng chung của hệ thống máy móc.
Nhận định phiên giao dịch ngày 8/5: Kỳ vọng đà tăng tiếp diễn nhưng thận trọng trước thông tin đàm phán thuế quan

Nhận định phiên giao dịch ngày 8/5: Kỳ vọng đà tăng tiếp diễn nhưng thận trọng trước thông tin đàm phán thuế quan

Sau ba phiên tăng liên tiếp, thị trường bước vào vùng kháng cự mạnh 1.260–1.270 điểm. Tuy nhiên, phiên ngày 8/5 có thể xuất hiện rung lắc ngắn hạn khi thị trường chờ đợi kết quả cuộc đàm phán thuế quan giữa Việt Nam và Mỹ. Nếu thông tin tích cực được công bố, VN Index có thể bứt phá về vùng 1.280–1.310 điểm; ngược lại, rủi ro điều chỉnh sẽ gia tăng nếu kỳ vọng bị thất vọng.
Thị trường gọi xe công nghệ cạnh tranh khốc liệt, Grab Việt Nam có thể bứt phá?

Thị trường gọi xe công nghệ cạnh tranh khốc liệt, Grab Việt Nam có thể bứt phá?

Grab Việt Nam, một trong những siêu ứng dụng hàng đầu tại Đông Nam Á, đang đứng trước một giai đoạn then chốt với sự thay đổi ở vị trí lãnh đạo cao nhất và bối cảnh thị trường ngày càng cạnh tranh khốc liệt. Việc tái định hình chiến lược, củng cố vị thế và thúc đẩy tăng trưởng bền vững là những kỳ vọng đặt ra trong bối cảnh mới này.
Thị trường chứng khoán ngày 7/5: Tăng phiên thứ 3 liên tiếp, VN Index tái lập mốc 1.250 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 7/5: Tăng phiên thứ 3 liên tiếp, VN Index tái lập mốc 1.250 điểm

Thị trường tiếp tục ghi nhận một phiên giao dịch khởi sắc trong ngày 7/5 khi VN Index bật tăng hơn 8 điểm, chinh phục lại ngưỡng 1.250 điểm. Đà tăng lan tỏa rộng, đặc biệt tập trung vào nhóm bất động sản và dầu khí, trong khi khối ngoại trở lại mua ròng mạnh với giá trị hơn 900 tỷ đồng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/5/2025: Tuổi Sửu gặp may mắn, tuổi Ngọ khó thăng tiến

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/5/2025: Tuổi Sửu gặp may mắn, tuổi Ngọ khó thăng tiến

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 8/5/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Giải pháp xử lý thông minh kho kiến thức công nghiệp

Giải pháp xử lý thông minh kho kiến thức công nghiệp

Khi các nhân viên có kinh nghiệm nghỉ hưu, sự lo lắng về kiến thức kinh nghiệm của họ bị mai một, mất hiệu quả trong duy trì và đổi mới hoạt động. Tài liệu truyền thống thường bị phân mảnh, đòi hỏi nỗ lực thủ công đáng kể để biên soạn, diễn giải và áp dụng. Công cụ mới giúp giải quyết vấn đề này bằng cách nắm bắt cấu trúc chuyên môn trong một kho lưu trữ trung tâm an toàn, có thể được truy cập bằng các cuộc trò chuyện bằng ngôn ngữ tự nhiên.
Ngành chế biến, chế tạo bứt phá tăng 10,8%

Ngành chế biến, chế tạo bứt phá tăng 10,8%

Tính chung 4 tháng đầu năm 2025, chỉ số sản xuất toàn ngành công nghiệp tăng 8,4% so với cùng kỳ năm trước.
Vinamilk – điểm tựa đáng tin cậy của hàng triệu gia đình Việt

Vinamilk – điểm tựa đáng tin cậy của hàng triệu gia đình Việt

Những ngày gần đây, trong cơn nhiễu loạn của “ma trận sữa giả”, niềm tin người tiêu dùng lung lay dữ dội. Nhưng giữa vùng tối ấy, Vinamilk vẫn sáng lên như một bảo chứng vàng cho chất lượng – bền vững từ quy chuẩn đến niềm tin.
siement
Quảng cáo
moxa