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
Hà Nội tổ chức nhiều chương trình nghệ thuật mừng 136 năm ngày sinh Chủ tịch Hồ Chí Minh

Hà Nội tổ chức nhiều chương trình nghệ thuật mừng 136 năm ngày sinh Chủ tịch Hồ Chí Minh

Nhân kỷ niệm 136 năm Ngày sinh Chủ tịch Hồ Chí Minh (19/5/1890 - 19/5/2026), từ ngày 17 đến 19/5, các đơn vị nghệ thuật thuộc Sở Văn hóa và Thể thao Hà Nội sẽ tổ chức nhiều chương trình biểu diễn tại các xã, phường trên địa bàn thành phố, mang đến không khí sôi nổi, ý nghĩa phục vụ nhân dân.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/5/2026: Tuổi Mão nguy cơ mất tiền, tuổi Tuất tài chính dồi dào

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/5/2026: Tuổi Mão nguy cơ mất tiền, tuổi Tuất tài chính dồi dào

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 11/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thiết bị OT phơi bày trên Internet: “Cánh cửa mở” cho tin tặc trong kỷ nguyên công nghiệp số

Thiết bị OT phơi bày trên Internet: “Cánh cửa mở” cho tin tặc trong kỷ nguyên công nghiệp số

Trong thời đại nhà máy thông minh và hạ tầng công nghiệp kết nối liên tục, nhiều doanh nghiệp đang vô tình để lộ một điểm yếu nguy hiểm: các thiết bị công nghệ vận hành (OT) có thể bị phát hiện trực tiếp từ Internet. Tình trạng này giống như việc một phòng điều khiển của nhà máy điện hay trạm xử lý nước bị bỏ ngỏ cửa, cho phép bất kỳ ai đi ngang qua cũng có thể nhìn thấy và tiếp cận hệ thống quan trọng.
PVOIL hợp tác với V-Green triển khai hơn 3.000 tủ đổi pin xe máy điện trên toàn quốc

PVOIL hợp tác với V-Green triển khai hơn 3.000 tủ đổi pin xe máy điện trên toàn quốc

Ngày 07/5/2026, tại TP.Hồ Chí Minh, Tổng công ty Dầu Việt Nam - CTCP (PVOIL) và Công ty CP Phát triển Trạm sạc Toàn cầu V-Green đã ký kết thỏa thuận hợp tác chiến lược nhằm hướng đến mục tiêu lắp đặt hơn 3.000 tủ đổi pin xe máy điện tại chuỗi cửa hàng xăng dầu của PVOIL trên toàn quốc.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Khi tài chính của ACB không chỉ để tích lũy mà còn để tận hưởng cuộc sống

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Khi tài chính của ACB không chỉ để tích lũy mà còn để tận hưởng cuộc sống

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Moody’s nâng triển vọng xếp hạng của Agribank lên “Tích cực”; Lãi suất tiết kiệm Big4 ổn định đầu tháng 5/2026, cao nhất 6%/năm; ACB: Khi tài chính không chỉ để tích lũy mà còn để tận hưởng cuộc sống...
Điều khiển thông minh cho các mô hình lưới điện vi mô công nghiệp có mức độ tích hợp cao các nguồn điện năng từ năng lượng tái tạo

Điều khiển thông minh cho các mô hình lưới điện vi mô công nghiệp có mức độ tích hợp cao các nguồn điện năng từ năng lượng tái tạo

Trong những năm gần đây, giữa bối cảnh nhu cầu năng lượng điện trên toàn cầu ngày càng tăng và những thách thức môi trường ngày càng nghiêm trọng, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng đã tăng nhanh hơn sản lượng điện năng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/5/2026: Tuổi Sửu thành công bất ngờ, tuổi Tuất nhiều rắc rối

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/5/2026: Tuổi Sửu thành công bất ngờ, tuổi Tuất nhiều rắc rối

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 10/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Giảm mạnh chi phí dự phòng, Saigonbank đạt hơn 88 tỷ đồng lợi nhuận trong quý I

Giảm mạnh chi phí dự phòng, Saigonbank đạt hơn 88 tỷ đồng lợi nhuận trong quý I

Quý đầu tiên năm 2026, Saigonbank - ngân hàng có quy mô tài sản nhỏ nhất hệ thống lãi trước thuế hơn 88 tỷ đồng. Cho vay khách hàng hơn 22.000 tỷ đồng, nhóm nợ nghi ngờ có xu hướng giảm.
Liên hiệp Hội Việt Nam chủ trì hội nghị các đoàn dự Đại hội MTTQ Việt Nam khóa XI

Liên hiệp Hội Việt Nam chủ trì hội nghị các đoàn dự Đại hội MTTQ Việt Nam khóa XI

Căn cứ Thông tri số 10/TT-MTTQ-UB của Ủy ban Trung ương MTTQ Việt Nam về việc triệu tập đại biểu dự Đại hội đại biểu toàn quốc MTTQ Việt Nam lần thứ XI, với vai trò là Trưởng các Đoàn của tổ chức chính trị, tổ chức chính trị - xã hội, các tổ chức Liên hiệp, Liên hiệp Hội Việt Nam đã chủ trì tổ chức họp các đoàn để triển khai thực hiện thông tri của MTTQ Việt Nam.
BSR kỷ niệm 18 năm thành lập với nhiều phong trào thi đua trọng điểm

BSR kỷ niệm 18 năm thành lập với nhiều phong trào thi đua trọng điểm

Ngày 7/5/2026, Tổng công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR) - đơn vị thành viên Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam), long trọng tổ chức chương trình “Đối thoại tháng 5” kết hợp Lễ phát động Tháng Công nhân - Tháng hành động về An toàn, vệ sinh lao động và Tháng cao điểm thúc đẩy phong trào đổi mới sáng tạo, gắn với kỷ niệm 18 năm Ngày thành lập Tổng công ty (9/5/2008-9/5/2026).
vn-web
song-gia-tri