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
An ninh tích hợp nhiều lớp tăng cường khả năng phát hiện và ứng phó mối đe dọa

An ninh tích hợp nhiều lớp tăng cường khả năng phát hiện và ứng phó mối đe dọa

Trước sự gia tăng của các mối đe dọa an ninh, các tổ chức đang chuyển từ những hệ thống giám sát đơn lẻ sang mô hình an ninh tích hợp nhiều lớp. Tại Triển lãm & Hội nghị An ninh, Teledyne FLIR giới thiệu cách kết hợp hình ảnh nhiệt, camera quang học, radar, trí tuệ nhân tạo (AI) và phần mềm thông minh nhằm nâng cao khả năng phát hiện sớm, nhận thức tình huống và tốc độ phản ứng.
Cận cảnh khối động cơ và công nghệ pin giúp Honda Super-One lập kỷ lục chốt đơn

Cận cảnh khối động cơ và công nghệ pin giúp Honda Super-One lập kỷ lục chốt đơn

Theo dữ liệu từ chuyên trang Drive, mẫu ô tô điện đô thị Honda Super-One vừa tạo nên một hiện tượng hiếm thấy tại thị trường Australia khi toàn bộ lô xe phân bổ đợt đầu gồm 125 chiếc đã được khách hàng đặt cọc kín chỉ sau vài giờ mở bán.
Nhận định phiên giao dịch ngày 4/9: Nắm giữ cổ phiếu đang hút dòng tiền

Nhận định phiên giao dịch ngày 4/9: Nắm giữ cổ phiếu đang hút dòng tiền

Sau kỳ nghỉ lễ, thị trường chứng khoán được kỳ vọng tiếp tục duy trì xu hướng hồi phục, trong bối cảnh VN-Index đã lấy lại đường MA20 tuần và dòng tiền đang tập trung tại một số nhóm cổ phiếu dẫn dắt. Nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ các cổ phiếu đang thu hút dòng tiền, đồng thời chủ động bán những mã có dấu hiệu suy yếu.
Hà Nội ngày Quốc khánh: Lăng Bác rực sắc áo dài, bạn trẻ rộn ràng bên Hồ Gươm

Hà Nội ngày Quốc khánh: Lăng Bác rực sắc áo dài, bạn trẻ rộn ràng bên Hồ Gươm

Ngày 1/9, không khí Quốc khánh hiện diện ở nhiều góc phố Hà Nội: những tà áo dài và lá cờ đỏ tại Lăng Bác, dòng người xếp hàng vào Hỏa Lò hay các nhóm bạn trẻ rộn ràng bên Hồ Gươm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/9/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/9/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

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 3/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
81 năm Quốc khánh: Từ nền độc lập đến năng lực tự chủ trong kỷ nguyên công nghệ

81 năm Quốc khánh: Từ nền độc lập đến năng lực tự chủ trong kỷ nguyên công nghệ

Sau 81 năm kể từ ngày 2/9/1945, Việt Nam đang bước vào một giai đoạn phát triển mới, trong đó sức mạnh quốc gia không chỉ được đo bằng quy mô kinh tế mà còn bằng năng lực làm chủ công nghệ, năng suất, hạ tầng năng lượng, chất lượng nhân lực và khả năng tham gia sâu vào chuỗi giá trị toàn cầu.
Chuyển đổi số tăng tốc: Từ xây dựng hệ thống sang đo hiệu quả vận hành

Chuyển đổi số tăng tốc: Từ xây dựng hệ thống sang đo hiệu quả vận hành

Sau hơn một năm tám tháng triển khai Nghị quyết số 57-NQ/TW, chuyển đổi số quốc gia đang chuyển trọng tâm từ xây dựng thể chế, hạ tầng và nền tảng sang khai thác dữ liệu, kết nối hệ thống và tạo ra hiệu quả có thể đo lường.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/9/2026: Tuổi Thìn vận trình khởi sắc, tuổi Tý nên tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/9/2026: Tuổi Thìn vận trình khởi sắc, tuổi Tý nên tránh nóng vội

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 2/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Đẩy mạnh phát triển công nghệ chiến lược, AI và hạ tầng số

Đẩy mạnh phát triển công nghệ chiến lược, AI và hạ tầng số

Bộ KH&CN đang tiếp tục triển khai đồng bộ các nhiệm vụ về hoàn thiện thể chế, phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia, tập trung vào công nghệ chiến lược, trí tuệ nhân tạo (AI), hạ tầng số và công nghiệp công nghệ số.
Daviteq tuyển dụng kỹ sư Ứng dụng và Tư vấn Giải pháp IoT Công nghiệp

Daviteq tuyển dụng kỹ sư Ứng dụng và Tư vấn Giải pháp IoT Công nghiệp

Daviteq đang tìm thêm một Application Engineer tham gia đội ngũ Presales & Aftersales, cùng đưa các sản phẩm Industrial IoT do chính đội ngũ Daviteq nghiên cứu, thiết kế và sản xuất đến khách hàng tại hơn 60 quốc gia.