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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/7/2026: Tuổi Sửu đón tin vui sự nghiệp, tuổi Thân nên cẩn trọng khi ký kết

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/7/2026: Tuổi Sửu đón tin vui sự nghiệp, tuổi Thân nên cẩn trọng khi ký kết

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 14/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Chọn iPad 11 (A16) WiFi 128GB: khi nào bản WiFi là hợp lý hơn?

Chọn iPad 11 (A16) WiFi 128GB: khi nào bản WiFi là hợp lý hơn?

Không phải ai mua iPad cũng cần bản có kết nối di động hay cấu hình quá cao. Với nhiều nhu cầu học tập, làm việc nhẹ và giải trí, iPad 11 (A16) WiFi 128GB là lựa chọn đáng cân nhắc nếu người dùng hiểu rõ thói quen sử dụng của mình.
[E-Magazine] Đo lường - công cụ tư duy của máy móc

[E-Magazine] Đo lường - công cụ tư duy của máy móc

Trong lịch sử công nghiệp, ít có lĩnh vực nào âm thầm mà quyết định như đo lường. Từ chiếc thước cơ khí đến cảm biến quang học và trí tuệ nhân tạo, công nghệ đo lường đã chuyển từ “hậu kiểm” sang “điều khiển thời gian thực”. Ba trường hợp tiêu biểu tại Tesla, TSMC và Airbus cho thấy quyền năng ấy đang vận hành ra sao trong lòng các nhà máy hiện đại.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/7: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/7: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

Sau hai phiên giảm liên tiếp, VN-Index đã đánh mất mốc 1.830 điểm trong bối cảnh thanh khoản duy trì ở mức thấp và tâm lý nhà đầu tư vẫn thận trọng. Các chuyên gia cho rằng rủi ro ngắn hạn đang gia tăng, khuyến nghị nhà đầu tư hạn chế bắt đáy và chờ thị trường kiểm định vùng hỗ trợ quan trọng trước khi giải ngân.
Cộng đồng VNV sơ kết hoạt động và vinh danh các tấm gương thiện nguyện tiêu biểu toàn quốc

Cộng đồng VNV sơ kết hoạt động và vinh danh các tấm gương thiện nguyện tiêu biểu toàn quốc

Sự kiện quy tụ hơn 200 thủ lĩnh, câu lạc bộ, đội, nhóm thiện nguyện từ khắp ba miền đất nước, đánh dấu chặng đường gần một thập kỷ bền bỉ kết nối yêu thương và chính thức ra mắt Mạng lưới Hội viên VNV hướng tới kỷ nguyên phát triển bền vững.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/7/2026: Tuổi Tuất công việc bứt phá, tuổi Mão cần cân nhắc chuyện tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/7/2026: Tuổi Tuất công việc bứt phá, tuổi Mão cần cân nhắc chuyện tiền bạc

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 13/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Cùng cỡ 27 inch nhưng giá chênh mạnh: nên trả thêm tiền cho tính năng nào?

Cùng cỡ 27 inch nhưng giá chênh mạnh: nên trả thêm tiền cho tính năng nào?

Cùng là màn cỡ 27 inch, nhưng giá bán có thể chênh đáng kể vì khác độ phân giải, tấm nền, tần số quét, chân đế và cổng kết nối. Hiểu đúng các khoản “đáng trả thêm” sẽ giúp người mua chọn hợp nhu cầu hơn, tránh mua thiếu hoặc mua dư.
10 trục trặc thường gặp và cách xử lý khi ô tô điện vận hành trên đường

10 trục trặc thường gặp và cách xử lý khi ô tô điện vận hành trên đường

Xe ô tô điện đang bước rất nhanh vào đời sống giao thông. Chúng êm hơn, ít bộ phận cơ khí chuyển động hơn, không có động cơ đốt trong, không cần thay dầu máy, không có ống xả, ly hợp hay hệ thống nhiên liệu phức tạp. Vì vậy, về nguyên lý, xe điện có thể giảm đáng kể nhiều hỏng hóc quen thuộc của xe xăng, xe dầu.
"Chìa khóa" để xây dựng nhà máy thông minh hay thách thức mới của doanh nghiệp?

"Chìa khóa" để xây dựng nhà máy thông minh hay thách thức mới của doanh nghiệp?

Chuyển đổi số đang thúc đẩy các doanh nghiệp sản xuất đầu tư mạnh vào AI, IIoT, điện toán biên và mạng 5G riêng. Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng rào cản lớn nhất không nằm ở công nghệ mà ở việc kết nối hai thế giới vốn hoạt động tách biệt: Công nghệ thông tin (IT) và Công nghệ vận hành (OT). Chỉ khi hai lĩnh vực này thực sự hội tụ, nhà máy thông minh mới có thể phát huy tối đa hiệu quả.
AutoTech Cafe kỳ 2: Kết nối hệ sinh thái tự động hóa - cơ khí - điện - IoT - AI hướng tới sản xuất thông minh

AutoTech Cafe kỳ 2: Kết nối hệ sinh thái tự động hóa - cơ khí - điện - IoT - AI hướng tới sản xuất thông minh

Trong bối cảnh chuyển đổi số và phát triển sản xuất thông minh đang trở thành xu hướng tất yếu của ngành công nghiệp, việc xây dựng hệ sinh thái kết nối giữa doanh nghiệp công nghệ, đơn vị tích hợp hệ thống, cơ sở đào tạo và các chuyên gia được xem là yếu tố quan trọng nhằm thúc đẩy đổi mới sáng tạo. Diễn đàn AutoTech Cafe kỳ 2, diễn ra ngày 11/7 tại TP. Hồ Chí Minh là không gian kết nối, chia sẻ các giải pháp mới trong lĩnh vực tự động hóa, cơ khí, điện, IoT và trí tuệ nhân tạo (AI), góp phần hỗ trợ doanh nghiệp nâng cao năng lực cạnh tranh trong kỷ nguyên sản xuất số.
vn-web
song-gia-tri