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
Đại học Bách khoa Hà Nội kết nối cộng đồng nghiên cứu vi sóng Đông Nam Á, mở rộng cơ hội cho nhà khoa học trẻ

Đại học Bách khoa Hà Nội kết nối cộng đồng nghiên cứu vi sóng Đông Nam Á, mở rộng cơ hội cho nhà khoa học trẻ

Hội thảo IEEE MTT-S Broadening Participation Committee Workshop 2026 quy tụ các chuyên gia hàng đầu thế giới trong lĩnh vực vi sóng, truyền thông vô tuyến và công nghệ Terahertz tại Đại học Bách khoa Hà Nội.
Thị trường chứng khoán ngày 28/7: Nhóm chứng khoán dẫn dắt, VN Index bật tăng gần 12 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 28/7: Nhóm chứng khoán dẫn dắt, VN Index bật tăng gần 12 điểm

Sau nhiều phiên kém sắc, thị trường đã có một phiên giao dịch mang lại tín hiệu tích cực hơn, với sự dẫn dắt của nhóm chứng khoán. Dù mở đầu bằng một cú rung lắc mạnh, VN Index đã cho thấy sức chống chịu tốt khi lực cầu bắt đáy nhập cuộc đúng thời điểm, giúp chỉ số đảo chiều và đóng cửa gần mức cao nhất trong ngày.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/7/2026: Tuổi Dậu đón lộc sự nghiệp, tuổi Dần cần giữ bình tĩnh trước thử thách

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/7/2026: Tuổi Dậu đón lộc sự nghiệp, tuổi Dần cần giữ bình tĩnh trước thử thách

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 29/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Pin xe điện chai bao nhiêu sau 100.000 km lăn bánh

Pin xe điện chai bao nhiêu sau 100.000 km lăn bánh

Nỗi băn khoăn lớn nhất của người tiêu dùng khi cân nhắc chuyển đổi sang phương tiện điện hóa thường không nằm ở cự ly vận hành hay hạ tầng trạm sạc, mà tập trung vào giới hạn tuổi thọ và chi phí thay thế bộ pin lưu trữ.
Màn hình Samsung dưới 3 triệu: chọn S3 hay Odyssey G3?

Màn hình Samsung dưới 3 triệu: chọn S3 hay Odyssey G3?

Trong tầm giá dưới 3 triệu, Samsung S3 và Odyssey G3 là hai hướng chọn khá khác nhau dù cùng đến từ một thương hiệu. Một bên phù hợp học tập, làm việc cơ bản, bên còn lại thiên về độ mượt khi chơi game và giải trí. Nếu đang phân vân nên ưu tiên giá dễ chịu hay trải nghiệm nhanh hơn, bạn có thể chốt theo nhu cầu thực tế thay vì nhìn thông số đơn lẻ.
Việt Nam lần đầu công bố sản phẩm nhôm thỏi

Việt Nam lần đầu công bố sản phẩm nhôm thỏi

Lần đầu tiên Việt Nam sản xuất thành công nhôm thỏi bằng công nghệ điện phân hiện đại, khép kín chuỗi giá trị từ khai thác bauxite đến luyện nhôm, mở ra bước ngoặt cho ngành công nghiệp vật liệu nền tảng và nâng cao năng lực tự chủ của nền kinh tế.
Unilever Việt Nam tuyển dụng, cơ hội cho sinh viên

Unilever Việt Nam tuyển dụng, cơ hội cho sinh viên

Unilever Việt Nam đang tuyển dụng 02 vị trí dành cho sinh viên năm cuối và mới tốt nghiệp mong muốn phát triển sự nghiệp trong lĩnh vực Manufacturing, Engineering, Supply Chain và Quality.
Từ tua-bin không cánh đến siêu tua-bin 26 MW: Cuộc đua mới của ngành điện gió

Từ tua-bin không cánh đến siêu tua-bin 26 MW: Cuộc đua mới của ngành điện gió

Ngành công nghiệp điện gió đang chứng kiến những bước tiến mạnh mẽ khi hàng loạt công nghệ mới liên tục được giới thiệu, hướng tới mục tiêu nâng cao hiệu suất phát điện, giảm chi phí vận hành và mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều điều kiện địa hình.
Nhận định phiên giao dịch ngày 28/7: Cân nhắc hạ tỷ trọng khi VN-Index hồi phục

Nhận định phiên giao dịch ngày 28/7: Cân nhắc hạ tỷ trọng khi VN-Index hồi phục

Sau phiên giảm mạnh với áp lực bán tháo xuất hiện vào cuối phiên, các công ty chứng khoán nhận định VN-Index nhiều khả năng sẽ tiếp tục điều chỉnh trong ngắn hạn. Nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì sự thận trọng, chưa vội mở vị thế mua mới và cân nhắc hạ một phần tỷ trọng nếu chỉ số hồi phục về vùng kháng cự 1.720 điểm.
Vinh danh Doanh nghiệp tại CIAME Asia Vietnam 2026: Những dấu ấn tiên phong kiến tạo nền nông nghiệp hiện đại

Vinh danh Doanh nghiệp tại CIAME Asia Vietnam 2026: Những dấu ấn tiên phong kiến tạo nền nông nghiệp hiện đại

Tại Triển lãm Công nghệ Máy móc Nông nghiệp Quốc tế Việt Nam – CIAME Asia Vietnam 2026, Lễ Vinh danh Doanh nghiệp vì sự phát triển nông nghiệp, công nghiệp nông thôn 2026 đã diễn ra trang trọng, ghi nhận và tôn vinh những doanh nghiệp tiêu biểu có nhiều đóng góp trong sản xuất, kinh doanh, đổi mới sáng tạo, ứng dụng khoa học công nghệ và đồng hành cùng sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp Việt Nam.
song-gia-tri