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
DIBAO ra mắt Vibe: Xe điện tích hợp công nghệ NFC và ứng dụng điều khiển

DIBAO ra mắt Vibe: Xe điện tích hợp công nghệ NFC và ứng dụng điều khiển

Thị trường xe điện dành cho giới trẻ đang bước vào giai đoạn cạnh tranh mới, khi tiêu chí lựa chọn phương tiện không còn dừng ở khả năng di chuyển mà còn ở thiết kế, sự tiện dụng và khả năng thể hiện phong cách cá nhân.
Từ dữ liệu đến AI: Bài toán mới của nhà sản xuất

Từ dữ liệu đến AI: Bài toán mới của nhà sản xuất

Báo cáo chỉ số dữ liệu 2026 của Cloudera cho thấy các doanh nghiệp sản xuất đang đối mặt với nhiều rào cản trong quá trình mở rộng ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI). Những khoảng trống về khả năng truy cập, quản trị và hiệu suất hạ tầng dữ liệu đang khiến không ít sáng kiến AI chưa tạo ra giá trị như kỳ vọng.
Ra mắt Hệ thống thông tin quốc gia về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo

Ra mắt Hệ thống thông tin quốc gia về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo

Ngày 11/9, Bộ Khoa học và Công nghệ tổ chức Lễ ra mắt Hệ thống thông tin quốc gia về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo. Cục Thông tin, Thống kê và Đánh giá khoa học là đơn vị được giao chủ trì xây dựng, vận hành hệ thống.
Thị trường chứng khoán ngày 11/9: Sắc đỏ phủ kín bảng điện tử, VN Index mất mốc 1.800 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 11/9: Sắc đỏ phủ kín bảng điện tử, VN Index mất mốc 1.800 điểm

Mốc 1.800 điểm cuối cùng cũng không thể đứng vững khi hơn 280 cổ phiếu đồng loạt giảm giá. VN Index mất hơn 34 điểm với thanh khoản bất ngờ tăng mạnh và khối ngoại đẩy mạnh bán ròng, khép lại một tuần giao dịch đầy sức ép.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/9/2026: Tuổi Mão tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên tránh chủ quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/9/2026: Tuổi Mão tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên 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 12/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Khi robot thông minh cần một “đôi tay” đủ linh hoạt

Khi robot thông minh cần một “đôi tay” đủ linh hoạt

Trí tuệ nhân tạo vật lý (Physical AI) đang mở ra một hướng phát triển mới cho robot công nghiệp, với khả năng cảm nhận, hành động và thích nghi trực tiếp trong môi trường thực tế. Thay vì phải lập trình chuyên biệt cho từng nhiệm vụ, robot có thể tận dụng các mô hình AI được đào tạo trên lượng dữ liệu lớn để xử lý nhiều tình huống biến đổi hơn.
iPhone Duo chính thức ra mắt: iPhone màn hình gập đầu tiên của Apple, giá cao nhất 104 triệu đồng

iPhone Duo chính thức ra mắt: iPhone màn hình gập đầu tiên của Apple, giá cao nhất 104 triệu đồng

Sau nhiều năm được đồn đoán, Apple chính thức bước vào cuộc đua smartphone màn hình gập với iPhone Duo. Mẫu máy gây chú ý với thiết kế mỏng nhất lịch sử iPhone, màn hình mở rộng 7,6 inch, chip A20 Pro và mức giá tại Việt Nam lên tới 104 triệu đồng cho bản 2TB.
Nhận định phiên giao dịch ngày 11/9: Nắm giữ các cổ phiếu duy trì được xu hướng tích lũy

Nhận định phiên giao dịch ngày 11/9: Nắm giữ các cổ phiếu duy trì được xu hướng tích lũy

VN-Index tiếp tục đi ngang trong trạng thái giằng co và phân hóa mạnh. Trong bối cảnh thanh khoản suy giảm, nhà đầu tư nên ưu tiên nắm giữ những cổ phiếu còn duy trì được xu hướng tích lũy, đồng thời chủ động bán ra các mã suy yếu về giá.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/9/2026: Tuổi Hợi vận trình hanh thông, tuổi Dần nên thận trọng quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/9/2026: Tuổi Hợi vận trình hanh thông, tuổi Dần nên thận trọng quyết định

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 11/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Thị trường chứng khoán ngày 10/9: FPT và VHM đỡ chỉ số, dòng tiền tiếp tục thận trọng

Thị trường chứng khoán ngày 10/9: FPT và VHM đỡ chỉ số, dòng tiền tiếp tục thận trọng

VN Index lấy lại sắc xanh sau khi có lúc rơi sát 1.810 điểm, nhưng phía sau mức tăng hơn 2 điểm vẫn là một bảng điện tử nghiêng về sắc đỏ. FPT, VHM và nhóm bán lẻ giúp thị trường “thoát hiểm”, trong khi dòng tiền lớn vẫn chưa thực sự trở lại.