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)

mca
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/12/2025: Tuổi Dần sự nghiệp thăng hoa, tuổi Hợi đề phòng kẻ xấu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/12/2025: Tuổi Dần sự nghiệp thăng hoa, tuổi Hợi đề phòng kẻ xấu

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 8/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Liên hoan phim Nhật Bản 2025: Màn trở lại của 10 tác phẩm kinh điển & đương đại

Liên hoan phim Nhật Bản 2025: Màn trở lại của 10 tác phẩm kinh điển & đương đại

Bắt đầu tại Hà Nội ngày 12-12, Liên hoan phim Nhật Bản 2025 trình chiếu 10 tác phẩm tiêu biểu của điện ảnh Nhật - từ kiệt tác bất hủ Love Letter, Bảy võ sĩ Samurai đến các bộ phim đương đại sáng tạo. Đây là hoạt động thường niên của Quỹ Giao lưu Quốc tế Nhật Bản, thu hút sự yêu mến của khán giả Việt suốt hơn 17 năm.
[E-Magazine] Kỷ nguyên lập trình cùng AI - con người không thể bị thay thế

[E-Magazine] Kỷ nguyên lập trình cùng AI - con người không thể bị thay thế

Một làn sóng mới đang định hình lại bản đồ công nghệ toàn cầu, nơi lập trình viên không còn đơn độc trong màn hình đen trắng, mà song hành cùng trí tuệ nhân tạo tạo sinh (Generative AI). Giữa những hoài nghi và kỳ vọng, một hướng đi mới đang mở ra, lập trình viên trở thành người huấn luyện, cộng tác và điều phối AI chứ không phải nạn nhân của nó.
Năm 2026: Cuộc “rung chuyển” tất yếu của ngành robot nhà kho

Năm 2026: Cuộc “rung chuyển” tất yếu của ngành robot nhà kho

Ngành robot nhà kho đang bước vào năm 2026 với áp lực lớn chưa từng có. Sau nhiều năm thử nghiệm, mở rộng nhanh chóng và thu hút vốn đầu tư ồ ạt, thị trường giờ đây phải chứng minh khả năng vận hành thực sự ở quy mô lớn. Dù nhu cầu tự động hóa trong vận hành kho hàng vẫn tăng mạnh, số lượng công ty có thể triển khai robot tại nhiều cơ sở và nhiều quy trình vẫn chỉ chiếm một phần rất nhỏ, tạo ra khoảng cách lớn giữa kỳ vọng và thực tế.
NTT – Docomo Business bắt tay Mujin thúc đẩy robot tự động nhờ công nghệ Physical AI

NTT – Docomo Business bắt tay Mujin thúc đẩy robot tự động nhờ công nghệ Physical AI

Tập đoàn NTT và NTT Docomo Business đã ký kết thỏa thuận hợp tác vốn và kinh doanh với Mujin, công ty sở hữu công nghệ Physical AI và digital twin độc quyền, vào ngày 1/12.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/12/2025: Tuổi Dậu tình cảm rắc rối, tuổi Tuất bớt áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/12/2025: Tuổi Dậu tình cảm rắc rối, tuổi Tuất bớt áp lực

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 7/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Herbalife Việt Nam được  vinh danh Top 100 Doanh Nghiệp Bền Vững Việt Nam 2025

Herbalife Việt Nam được vinh danh Top 100 Doanh Nghiệp Bền Vững Việt Nam 2025

Herbalife Việt Nam, một trong những công ty, cộng đồng, và nền tảng hàng đầu về sức khỏe và thể chất, đã được xếp hạng trong danh sách “Top 100 Doanh Nghiệp Bền Vững Việt Nam 2025” theo đánh giá của Liên đoàn Thương mại và Công nghiệp Việt Nam (VCCI).
Doanh nghiệp tìm lời giải cho Nhà máy Thông minh tại Cafe Tự động hóa kỳ 6

Doanh nghiệp tìm lời giải cho Nhà máy Thông minh tại Cafe Tự động hóa kỳ 6

Cafe Tự động hóa kỳ 6 do Hội Tự động hóa TP.HCM (HAuA) tổ chức sáng 6/12 đã mang đến bức tranh toàn diện về các giải pháp Công nghiệp 4.0 cho nhà máy thông minh. Sự kiện thu hút nhiều doanh nghiệp và đơn vị công nghệ tham dự, tạo không gian kết nối và chia sẻ kinh nghiệm triển khai tự động hóa trong bối cảnh chuyển đổi số tăng tốc.
Đổi mới công nghệ để mở lối cho trí thức trẻ Việt Nam vươn tầm hội nhập

Đổi mới công nghệ để mở lối cho trí thức trẻ Việt Nam vươn tầm hội nhập

Đại học Bách khoa Hà Nội vừa phối hợp cùng Quỹ VinFuture tổ chức Hội thảo khoa học “Đổi mới sáng tạo và Chất bán dẫn hữu cơ”.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng

Tuần qua, 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, chiến lược nhân sự như: VPBank triển khai chương trình hỗ trợ hộ kinh doanh; VietinBank nâng ưu đãi lớn cho khách hàng; Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng với giải đặc biệt 1 tỷ đồng...
song-gia-tri