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)

vcca2026
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 4/5: Ưu tiên giữ các vị thế khỏe, hạn chế mua đuổi nhóm trụ

Nhận định phiên giao dịch ngày 4/5: Ưu tiên giữ các vị thế khỏe, hạn chế mua đuổi nhóm trụ

Thị trường chứng khoán được dự báo sẽ tiếp tục rung lắc khi áp lực chốt lời tại nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn gia tăng sau nhịp tăng mạnh. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ các cổ phiếu có nền tảng tốt, vận động tích cực, đồng thời hạn chế mua đuổi nhóm trụ và chỉ giải ngân tại các nhịp điều chỉnh hợp lý.
Hàng trăm tỷ đô đổ vào năng lượng tái tạo châu Á có nguy cơ phân bổ lệch hướng

Hàng trăm tỷ đô đổ vào năng lượng tái tạo châu Á có nguy cơ phân bổ lệch hướng

Tuy nhiên, sự đầu tư này đang có sự lệch hướng trong phân bổ - ưu tiên công suất phát điện thay vì hạ tầng lưới và lưu trữ, đang khiến nhiều dự án rơi vào cảnh lãng phí. Nếu không sớm điều chỉnh, tài chính khí hậu có nguy cơ làm chậm,thậm chí đi ngược lại mục tiêu giảm phát thải của khu vực.
Đầu tư khoa học công nghệ giải quyết điểm nghẽn của ngành Thủy sản Việt Nam

Đầu tư khoa học công nghệ giải quyết điểm nghẽn của ngành Thủy sản Việt Nam

Phát biểu tại Hội nghị khoa học công nghệ thủy sản và kiểm ngư toàn quốc năm 2026, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Môi trường Phùng Đức Tiến đã nhấn mạnh sự cần thiết của đổi mới sáng tạo khoa học công nghệ trong giải quyết điểm nghẽn về logistics, môi trường, nâng cao sức cạnh tranh của ngành Thủy sản trong nước.
Robot cộng tác tốc độ cao - bước tiến mới thu hẹp khoảng cách với robot công nghiệp

Robot cộng tác tốc độ cao - bước tiến mới thu hẹp khoảng cách với robot công nghiệp

Tập đoàn ABB vừa giới thiệu dòng robot cộng tác tốc độ cao mới mang tên PoWa, đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc thu hẹp khoảng cách giữa robot cộng tác (cobot) và robot công nghiệp truyền thống. Theo hãng, thế hệ cobot mới được thiết kế nhằm giải quyết một khoảng trống lâu nay trên thị trường: cobot thường thiếu tốc độ và tải trọng cho các ứng dụng sản xuất công nghiệp, trong khi robot công nghiệp lại quá phức tạp và quy mô lớn đối với nhiều nhiệm vụ cộng tác.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/5/2026: Tuổi Sửu dấu hiệu đi xuống, tuổi Tuất gặp nhiều may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/5/2026: Tuổi Sửu dấu hiệu đi xuống, tuổi Tuất gặp nhiều may mắn

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 4/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kiến trúc bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cao bậc hai cho các ứng dụng năng lượng tái tạo

Kiến trúc bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp cao bậc hai cho các ứng dụng năng lượng tái tạo

Bài báo này trình bày một bộ chuyển đổi DC-DC tăng áp bậc hai mới với khả năng khuếch đại điện áp cao và số lượng linh kiện được tối ưu hóa, phù hợp cho các ứng dụng năng lượng tái tạo.
Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt 5 nhiệm vụ nghiên cứu bán dẫn Việt Nam - Nhật Bản

Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt 5 nhiệm vụ nghiên cứu bán dẫn Việt Nam - Nhật Bản

Trong khuôn khổ chuyến thăm chính thức Việt Nam của Thủ tướng Nhật Bản Takaichi Sanae ngày 2/5 tại Hà Nội, hai bên đã nhất trí các định hướng lớn để đưa quan hệ Đối tác chiến lược toàn diện Việt Nam - Nhật Bản tiến vào giai đoạn phát triển mới.
Kỳ 6: Hành trình của dữ liệu, quyền lực và bản thể

Kỳ 6: Hành trình của dữ liệu, quyền lực và bản thể

Trong dòng chảy của văn minh nhân loại, mỗi kỷ nguyên đều được định danh bởi một nguồn lực trung tâm kiểu như đất đai của nông nghiệp, than & thép của công nghiệp và nay là dữ liệu của… xã hội số. Nhưng dữ liệu không chỉ là tài nguyên, nó là bóng dáng của con người trong thế giới số hóa. Khi mỗi hành vi, mỗi lựa chọn đều được ghi lại và phân tích, câu hỏi không còn là công nghệ có thể làm gì, mà là con người sẽ trở thành gì trong trật tự mới ấy.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/5/2026: Tuổi Mùi báo tin vui, tuổi Thân tình cảm phai nhạt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/5/2026: Tuổi Mùi báo tin vui, tuổi Thân tình cảm phai nhạt

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 3/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ GD và ĐT đề xuất hỗ trợ học bổng cho 15 nhóm ngành trọng điểm

Bộ GD và ĐT đề xuất hỗ trợ học bổng cho 15 nhóm ngành trọng điểm

Theo thông tin từ Bộ Giáo dục và Đào tạo, Bộ đang trình Chính phủ dự thảo Nghị định quy định chính sách học bổng cho người học thuộc 15 nhóm ngành khoa học cơ bản, kỹ thuật then chốt và công nghệ chiến lược.
vn-web
song-gia-tri