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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Thành phố Hồ Chí Minh đẩy mạnh thu hút vốn đầu tư

Thành phố Hồ Chí Minh đẩy mạnh thu hút vốn đầu tư

Tính lũy kế đến nay, TP. Hồ Chí Minh có hơn 22.036 dự án còn hiệu lực với tổng vốn đăng ký đạt hơn 157,4 tỷ USD, tiếp tục giữ vững vị trí dẫn đầu cả nước và minh chứng rõ nét cho niềm tin ngày càng lớn của giới đầu tư quốc tế.
Trải nghiệm Kepware Server, OPC Router và diode dữ liệu ArrowLinx vận hành trực tiếp tại VIMF x VIAF 2026 Bắc Ninh

Trải nghiệm Kepware Server, OPC Router và diode dữ liệu ArrowLinx vận hành trực tiếp tại VIMF x VIAF 2026 Bắc Ninh

Triển lãm VIMF x VIAF 2026 diễn ra từ ngày 4 đến 6/11/2026 tại Trung tâm Văn hóa Kinh Bắc, Bắc Ninh. Tại gian hàng 729, Allied Solutions Global sẽ mang đến cơ hội trải nghiệm các giải pháp Kepware Server, OPC Router và diode dữ liệu ArrowLinx.
Khám phá hệ thống điều khiển số lùi trên các dòng xe máy điện thế hệ mới

Khám phá hệ thống điều khiển số lùi trên các dòng xe máy điện thế hệ mới

Ứng dụng điều khiển điện tử, số lùi trên xe máy điện đang trở thành chuẩn công nghệ mới, tối ưu trải nghiệm tự động hóa cho người vận hành.
Đâu là giải pháp cấp nguồn tin cậy cho hệ thống tự động hóa

Đâu là giải pháp cấp nguồn tin cậy cho hệ thống tự động hóa

Trong các hệ thống tự động hóa, bộ nguồn đóng vai trò duy trì hoạt động ổn định cho PLC, cảm biến, thiết bị điều khiển và các thành phần điện tử. Vậy đâu là bộ nguồn đáng tin cậy cho hệ thống tự động hóa nhà máy của bạn?
EU thúc đẩy đánh giá rủi ro, nâng cao an ninh mạng công nghiệp

EU thúc đẩy đánh giá rủi ro, nâng cao an ninh mạng công nghiệp

Khả năng phục hồi mạng của Liên minh châu Âu (EU CRA) sẽ chính thức có hiệu lực từ ngày 11/12/2027, đặt ra những yêu cầu mới về an ninh mạng đối với các sản phẩm có yếu tố kỹ thuật số được đưa ra thị trường EU. Theo Michael Medoff, Giám đốc chứng nhận của exida LLC., đánh giá rủi ro là bước đi quan trọng hàng đầu giúp các nhà sản xuất xây dựng lộ trình tuân thủ quy định này.
Nhận định phiên giao dịch ngày 3/11: Hạn chế bán tháo

Nhận định phiên giao dịch ngày 3/11: Hạn chế bán tháo

Sau phiên giảm mạnh hơn 30 điểm, VN-Index được kỳ vọng có nhịp hồi phục trở lại, hướng tới vùng kháng cự 1.750 điểm. Trong bối cảnh áp lực bán vẫn lớn nhưng đà giảm có dấu hiệu thu hẹp về cuối phiên, nhà đầu tư được khuyến nghị hạn chế bán tháo, đồng thời tận dụng nhịp hồi để cơ cấu danh mục và hạ tỷ trọng cổ phiếu vi phạm ngưỡng rủi ro.
Thị trường chứng khoán ngày 02/11: Các nhóm ngành đồng loạt suy yếu, VN Index rơi về vùng 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 02/11: Các nhóm ngành đồng loạt suy yếu, VN Index rơi về vùng 1.700 điểm

Áp lực bán tháo gia tăng khiến VN Index có thời điểm đánh mất mốc 1.700 điểm trong phiên. Có tới 281 cổ phiếu giảm giá, đặc biệt nhiều mã ngân hàng, chứng khoán giảm sâu. Dù lực cầu bắt đáy nhập cuộc cuối phiên cũng chỉ giúp chỉ số thu hẹp một phần đà lao dốc.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 03/11/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Hợi cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 03/11/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Hợi cần thận trọng

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 03/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
DigiKey mở rộng khả năng tiếp cận linh kiện cho doanh nghiệp sản xuất Việt Nam

DigiKey mở rộng khả năng tiếp cận linh kiện cho doanh nghiệp sản xuất Việt Nam

Với danh mục hơn 17,7 triệu linh kiện từ 3.000 nhà sản xuất, DigiKey hướng đến hỗ trợ kỹ sư và doanh nghiệp trong nước rút ngắn thời gian tìm nguồn cung, phát triển sản phẩm và duy trì hoạt động sản xuất.
MTTS đưa thiết bị y tế sơ sinh Việt Nam ra thị trường toàn cầu

MTTS đưa thiết bị y tế sơ sinh Việt Nam ra thị trường toàn cầu

Từ năm 2004, Công ty TNHH Chuyển giao công nghệ và Dịch vụ Y Tế (MTTS) lựa chọn hướng phát triển các giải pháp y tế chuyên biệt dành cho trẻ sơ sinh, nhóm bệnh nhân cần được chăm sóc đặc biệt và có nguy cơ cao trước những vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.
master