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
Thị trường chứng khoán ngày 17/4: Khối ngoại “xả” mạnh VIC trong phiên đáo hạn phái sinh

Thị trường chứng khoán ngày 17/4: Khối ngoại “xả” mạnh VIC trong phiên đáo hạn phái sinh

Phiên giao dịch ngày 17/4 – cũng là phiên đáo hạn phái sinh tháng 4 diễn ra với diễn biến giằng co trong phần lớn thời gian và bất ngờ tăng mạnh vào cuối phiên. Mở cửa trong sắc đỏ, VN Index dao động dưới tham chiếu trong suốt buổi sáng và gần hết phiên chiều. Tuy nhiên, kể từ sau 14h15, lực cầu bất ngờ gia tăng đã kéo chỉ số hồi phục mạnh, đóng cửa tại 1.217,25 điểm, tăng 6,95 điểm (0,57%) và cũng là mức cao nhất trong ngày.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/4/2025: Tuổi Tý tài vận hanh thông, tuổi Tuất không suôn sẻ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/4/2025: Tuổi Tý tài vận hanh thông, tuổi Tuất không suôn sẻ

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 18/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tổng Bí thư đưa ra các giải pháp chiến lược cho kỷ nguyên mới

Tổng Bí thư đưa ra các giải pháp chiến lược cho kỷ nguyên mới

Chiều 16/4, Hội nghị Thượng đỉnh Đối tác vì Tăng trưởng xanh và Mục tiêu toàn cầu 2030 (P4G) lần thứ tư đã chính thức khai mạc tại Hà Nội.
Cánh tay robot Titan tự động hóa việc kiểm tra trên quỹ đạo

Cánh tay robot Titan tự động hóa việc kiểm tra trên quỹ đạo

PIAP Space Sp. z o. o đã cho ra đời cánh tay robot Titan có thể thực hiện kiểm tra, sửa chữa, nâng cấp vệ tinh trên quỹ đạo, nhằm mục tiêu cắt giảm thời gian và chi phí bảo trì các vệ tinh trị giá hàng triệu đô la.
Diện mạo mới cho làng quê Tiền Giang

Diện mạo mới cho làng quê Tiền Giang

Chương trình xây dựng nông thôn mới (NTM) ở Việt Nam đang bước sang giai đoạn phát triển mới - hiện đại, xanh và thông minh hơn. Không còn chỉ tập trung vào đường làng, cầu cống hay nhà văn hóa, nhiều địa phương nay đã bắt đầu ứng dụng công nghệ cao, đưa chuyển đổi số vào đời sống và sản xuất nông nghiệp. Xây dựng NTM hiện đại chính là cách Việt Nam tạo thế cân bằng giữa phát triển kinh tế và giữ gìn bản sắc quê hương.
Chuyển đổi xanh và hành động của doanh nghiệp

Chuyển đổi xanh và hành động của doanh nghiệp

Ngày 22/7/2022, Thủ tướng Chính phủ đã ký ban hành Quyết định số 876/QĐ-TTg phê duyệt Chương trình hành động về chuyển đổi năng lượng xanh, giảm phát thải khí các-bon và khí mê-tan của ngành Giao thông vận tải. Chương trình đề ra lộ trình chuyển đổi năng lượng xanh với từng phương thức vận tải, đồng thời yêu cầu huy động tối đa mọi nguồn lực để thực hiện các nhiệm vụ, giải pháp giảm phát thải khí nhà kính, chuyển đổi năng lượng xanh trong ngành Giao thông vận tải từ nay đến năm 2050.
Nhận định phiên giao dịch ngày 17/4: Rủi ro điều chỉnh sâu vẫn hiện hữu

Nhận định phiên giao dịch ngày 17/4: Rủi ro điều chỉnh sâu vẫn hiện hữu

Thị trường tiếp tục chịu áp lực bán mạnh trong phiên 16/4, đẩy VN Index lùi sát ngưỡng hỗ trợ quan trọng 1.200 điểm. Tâm lý thận trọng gia tăng khi dòng tiền suy yếu và khối ngoại bán ròng mạnh. Trong phiên tới, khi bối cảnh xu hướng giảm chưa chấm dứt, nhà đầu tư được khuyến nghị hạn chế giải ngân, ưu tiên bảo toàn vốn và chờ tín hiệu đảo chiều rõ ràng tại vùng hỗ trợ.
PVFCCo - Phú Mỹ "bắt tay" PTSC đẩy mạnh phát triển logistics

PVFCCo - Phú Mỹ "bắt tay" PTSC đẩy mạnh phát triển logistics

Mới đây, Tổng Công ty Phân bón và Hóa chất Dầu khí - CTCP (PVFCCo - Phú Mỹ) và Tổng Công ty Cổ phần Dịch vụ Kỹ thuật Dầu khí Việt Nam (PTSC) đã chính thức ký kết thỏa thuận hợp tác chiến lược, mở ra bước phát triển mới trong việc tối ưu hóa chuỗi cung ứng và nâng cao năng lực dịch vụ logistics trong ngành phân bón - hóa chất...
Xây dựng cơ chế, chính sách đặc thù, đột phá để thu hút, trọng dụng nhân tài KH&CN

Xây dựng cơ chế, chính sách đặc thù, đột phá để thu hút, trọng dụng nhân tài KH&CN

Văn phòng Chính phủ vừa có Thông báo số 176/TB-VPCP ngày 13/4/2025 kết luận của Phó Thủ tướng Nguyễn Chí Dũng tại buổi làm việc với Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN).
CTCP Chứng khoán MB (MBS) phá đỉnh lợi nhuận quý I, dư nợ margin tăng hơn nghìn tỷ sau 3 tháng

CTCP Chứng khoán MB (MBS) phá đỉnh lợi nhuận quý I, dư nợ margin tăng hơn nghìn tỷ sau 3 tháng

Năm 2025, MBS đặt mục tiêu tổng doanh thu đạt 3.370 tỷ đồng, tăng 108% so với 2024. Lợi nhuận trước thuế đạt 1.300 tỷ đồng, tăng 40% so với 2024.
siement
Quảng cáo
moxa