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
mca
Tin bài khác
Đột phá thể chế để đưa KHCN thành động lực tăng trưởng mới

Đột phá thể chế để đưa KHCN thành động lực tăng trưởng mới

Trong bối cảnh công nghệ toàn cầu biến đổi nhanh chóng, Việt Nam đứng trước yêu cầu cấp bách phải hoàn thiện thể chế để tạo nền tảng tăng trưởng mới. Khoa học công nghệ (KHCN), đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đang trở thành những trụ cột then chốt giúp nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia và thúc đẩy mô hình phát triển dựa trên tri thức, dữ liệu và công nghệ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/12/2025: Tuổi Hợi cực kỳ đào hoa, tuổi Ngọ nhiều công việc khó

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/12/2025: Tuổi Hợi cực kỳ đào hoa, tuổi Ngọ nhiều công việc khó

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 11/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Quốc hội dự kiến thông qua 5 đạo luật tạo khung pháp lý cho AI, chuyển đổi số, công nghệ cao

Quốc hội dự kiến thông qua 5 đạo luật tạo khung pháp lý cho AI, chuyển đổi số, công nghệ cao

Việc Quốc hội chuẩn bị thông qua đồng thời 5 dự án luật trụ cột về chuyển đổi số, trí tuệ nhân tạo (AI), công nghệ cao, chuyển giao công nghệ và sở hữu trí tuệ, nối tiếp 5 luật đã được thông qua trước đó cho thấy quyết tâm chính trị rất cao trong việc “đi trước một bước về thể chế”, tạo nền tảng pháp lý mới cho phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo.
Thị trường chứng khoán ngày 10/12: Cổ phiếu họ Vin “đạp” chỉ số, VN Index mất gần 30 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 10/12: Cổ phiếu họ Vin “đạp” chỉ số, VN Index mất gần 30 điểm

Thị trường tiếp tục gây áp lực lên nhà đầu tư khi VN Index hình thành cây nến đỏ dài, mất gần 30 điểm. Trong đó, cổ phiếu họ Vin đồng loạt lao dốc, với VIC và VPL giảm sàn là nguyên nhân chủ yếu khiến chỉ số giảm sâu.
Realme ra mắt P4x: Màn hình 144Hz, chip Dimensity 7400 Ultra, pin 7.000mAh

Realme ra mắt P4x: Màn hình 144Hz, chip Dimensity 7400 Ultra, pin 7.000mAh

Realme vừa trình làng P4x - mẫu máy thứ ba của dòng P, hướng đến người dùng cần hiệu năng ổn định và thời lượng pin bền bỉ.
Nhận định phiên giao dịch ngày 10/12: VN-Index có thể duy trì vị thế hiện tại

Nhận định phiên giao dịch ngày 10/12: VN-Index có thể duy trì vị thế hiện tại

Dưới áp lực bán lan rộng trong phiên 9/12 khiến VN-Index chững lại sau chuỗi tăng dài, nhưng với tín hiệu hồi phục cuối phiên và dòng tiền duy trì ở mức cao, thị trường được dự báo tiếp tục rung lắc quanh vùng đỉnh trong phiên 10/12, trong khi xu hướng giữ vị thế vẫn chiếm ưu thế.
Tác động của yếu tố con người lên hệ thống quản lý an toàn bay trong kiểm soát không lưu

Tác động của yếu tố con người lên hệ thống quản lý an toàn bay trong kiểm soát không lưu

Bài viết xem xét vai trò của yếu tố con người trong hệ thống quản lý an toàn bay (SMS). Phân tích các khía cạnh chính về sự tác động của lỗi con người lên an toàn bay; xác định các nguyên nhân chính gây ra các sự cố liên quan đến kiểm soát viên không lưu được thực hiện. Sự cần thiết phải tích hợp các nguyên tắc về văn hóa an toàn và các phương pháp quản lý rủi ro bởi con người vào hoạt động của SMS được chứng minh. Các khuyến nghị nhằm cải thiện việc đào tạo và hỗ trợ tâm lý cho nhân viên kiểm soát không lưu được trình bày.
Hiệu trưởng công lập cần làm gì trong kỷ nguyên AI và tinh gọn bộ máy?

Hiệu trưởng công lập cần làm gì trong kỷ nguyên AI và tinh gọn bộ máy?

Bộ Chính trị vừa ban hành Nghị quyết 71-NQ/TW về đột phá phát triển giáo dục và đào tạo ngay sau khi Việt Nam chính thức vận hành mô hình chính quyền địa phương 02 cấp từ ngày 01/7/2025. Theo Nghị quyết 71, các CSGD công lập cần phải tinh gọn bộ máy, xóa bỏ Hội đồng trường, thực thi việc trao quyền lãnh đạo toàn diện cho Bí thư cấp ủy kiêm Hiệu trưởng.
Việt Nam ghi dấu ấn mạnh mẽ tại Giải thưởng APICTA 2025

Việt Nam ghi dấu ấn mạnh mẽ tại Giải thưởng APICTA 2025

Ngày 9/12/2025, đoàn Việt Nam đã xuất sắc ghi danh với các giải thưởng quan trọng, khẳng định năng lực công nghệ và đổi mới sáng tạo trong khu vực tại Giải thưởng Liên minh Công nghệ Thông tin và Truyền thông Châu Á - Thái Bình Dương (APICTA Awards 2025), diễn ra tại Cao Hùng, Đài Loan (Trung Quốc).
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/12/2025: Tuổi Thân điềm xui rủi, tuổi Dần kế hoạch hiệu quả

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/12/2025: Tuổi Thân điềm xui rủi, tuổi Dần kế hoạch hiệu quả

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 10/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri