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
dai-hoi-dang
Tin bài khác
Hội chợ Mùa Xuân 2026: Không gian hội tụ văn hóa truyền thống và trải nghiệm hiện đại

Hội chợ Mùa Xuân 2026: Không gian hội tụ văn hóa truyền thống và trải nghiệm hiện đại

Trong hai ngày cuối tuần 7-8/2, Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC) trở thành điểm hẹn sôi động của người dân Thủ đô và du khách khi Hội chợ Mùa Xuân lần thứ nhất năm 2026 diễn ra với chuỗi hoạt động văn hóa - nghệ thuật - giải trí đặc sắc, kết hợp hài hòa giữa giá trị truyền thống và hơi thở đương đại.
Hơn 1,9 triệu đại biểu dự Hội nghị quán triệt Nghị quyết Đại hội XIV

Hơn 1,9 triệu đại biểu dự Hội nghị quán triệt Nghị quyết Đại hội XIV

Hội nghị toàn quốc nghiên cứu, học tập, quán triệt và triển khai thực hiện Nghị quyết Đại hội XIV của Đảng diễn ra vào sáng ngày 7/2. Tham dự Hội nghị có hơn 1.930.000 đại biểu.
HAuA và Hội Cơ khí Tự động hóa Cần Thơ hợp tác tổ chức Triển lãm về tự động hóa nông nghiệp

HAuA và Hội Cơ khí Tự động hóa Cần Thơ hợp tác tổ chức Triển lãm về tự động hóa nông nghiệp

Chiều 6/2/2026, Hội Tự động hóa TP.HCM và Hội Cơ khí Tự động hóa Cần Thơ đã có buổi làm việc nhằm trao đổi kế hoạch phối hợp tổ chức Hội thảo & Triển lãm “Ứng dụng công nghệ Tự động hóa trong lĩnh vực Nông nghiệp”, hướng tới thúc đẩy chuyển giao công nghệ, đặc biệt trong nuôi trồng thủy sản và sản xuất nông nghiệp thông minh tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.
Mùi mùa xuân - Hương ngày Tết

Mùi mùa xuân - Hương ngày Tết

Giữa phố vắng cuối năm, chỉ một thoáng mùi lá non, mùi trầm lẫn khói gỗ cũng đủ đánh thức miền ký ức cũ. Mùa xuân đến rất khẽ, không bằng sắc hoa rực rỡ, mà bằng những hương quen thuộc len lỏi trong ngõ nhỏ, khiến người đi xa bỗng chạm vào Tết và nỗi nhớ nhà lúc nào không hay.
Nghiên cứu tính chọn phần tử thụ động của mô-đun trung tính điều khiển độc lập trong bộ biến đổi ba pha bốn dây cho ứng dụng V2H

Nghiên cứu tính chọn phần tử thụ động của mô-đun trung tính điều khiển độc lập trong bộ biến đổi ba pha bốn dây cho ứng dụng V2H

Bài báo này chỉ ra phương pháp lựa chọn phần tử thụ động của mô đun trung tính điều khiển độc lập (independently controlled neutral module - ICNM) trong bộ biến đổi ba pha bốn dây ứng dụng cho các hệ thống Vehicle-to-Home (V2H).
Viettel tiên phong vận hành siêu máy tính NVIDIA

Viettel tiên phong vận hành siêu máy tính NVIDIA

Ngày 6/2, Tập đoàn Công nghiệp - Viễn thông Quân đội (Viettel) chính thức đưa vào vận hành hệ thống siêu máy tính NVIDIA DGX B200 đầu tiên do Việt Nam sở hữu. Đây là nền tảng hạ tầng tính toán hiệu năng cao hiện đại nhất thế giới, phục vụ nghiên cứu và phát triển các mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) thế hệ mới.
AMBA mùa 2 kiến tạo giá trị nhân lực chất lượng cao lĩnh vực tự động hóa và sản xuất công nghiệp

AMBA mùa 2 kiến tạo giá trị nhân lực chất lượng cao lĩnh vực tự động hóa và sản xuất công nghiệp

Chiều 6/2, cuộc thi Chung kết Automation Machine Builder Award mùa 2 (AMBA 2026) diễn ra tại Hà Nội, khép lại hành trình hơn ba tháng học tập, đào tạo và trải nghiệm thực tế của sinh viên kỹ thuật lĩnh vực tự động hóa và sản xuất công nghiệp trên toàn quốc.
Thị trường chứng khoán ngày 6/2: VN Index “mất sâu” đường MA50, dòng tiền tháo chạy khỏi thị trường

Thị trường chứng khoán ngày 6/2: VN Index “mất sâu” đường MA50, dòng tiền tháo chạy khỏi thị trường

Áp lực bán gia tăng mạnh trong suốt phiên đã kéo VN Index giảm hơn 27 điểm, đánh mất mốc hỗ trợ quan trọng và xuyên thủng đường MA50. Sắc đỏ bao trùm toàn thị trường, trong khi tâm lý thận trọng tiếp tục chi phối dòng tiền.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/2/2026: Tuổi Tuất dễ vướng thị phi, tuổi Dần dấu hiệu tích cực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/2/2026: Tuổi Tuất dễ vướng thị phi, tuổi Dần dấu hiệu tích cực

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 7/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Intel ra mắt Xeon 600 series cho máy trạm: Tối đa 86 lõi, hiệu năng AI tăng mạnh

Intel ra mắt Xeon 600 series cho máy trạm: Tối đa 86 lõi, hiệu năng AI tăng mạnh

Intel vừa chính thức giới thiệu dòng vi xử lý máy trạm Xeon 600 series, tên mã Granite Rapids Workstation, hướng tới nền tảng workstation thế hệ mới với số lõi kỷ lục, khả năng mở rộng mạnh mẽ và cải thiện đáng kể hiệu năng đa luồng lẫn AI/ML so với thế hệ tiền nhiệm.
song-gia-tri