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)

Tin bài khác
Hà Nội: Thêm 2 di tích phố cổ thu phí tham quan bằng vé điện tử

Hà Nội: Thêm 2 di tích phố cổ thu phí tham quan bằng vé điện tử

Từ ngày 19/1, hai điểm di tích tại số 28 Hàng Buồm và 50 Đào Duy Từ chính thức triển khai thu phí tham quan bằng hình thức vé điện tử. Như vậy, khu phố cổ Hà Nội hiện có 6 điểm áp dụng hệ thống bán vé điện tử, góp phần thúc đẩy chuyển đổi số trong lĩnh vực du lịch.
Thị trường chứng khoán ngày 11/2: Thanh khoản giảm mạnh trước kỳ nghỉ Tết, VN Index tăng phiên thứ hai liên tiếp

Thị trường chứng khoán ngày 11/2: Thanh khoản giảm mạnh trước kỳ nghỉ Tết, VN Index tăng phiên thứ hai liên tiếp

Thị trường tiếp tục duy trì sắc xanh trong suốt phiên giao dịch, đưa VN Index tiến sát vùng kháng cự MA20 ngày. Tuy nhiên, thanh khoản sụt giảm mạnh do tâm lý thận trọng trước kỳ nghỉ Tết dài ngày, khiến đà tăng phụ thuộc nhiều vào nhóm cổ phiếu trụ.
Khởi động Cuộc thi Hackathon quốc tế về tính toán lượng tử

Khởi động Cuộc thi Hackathon quốc tế về tính toán lượng tử

Cuộc thi Hackathon Quốc tế về Tính toán Lượng tử (QC4SG 2026) chính thức khởi động ngày 10/2, mở ra sân chơi công nghệ quy mô quốc tế, đồng thời thể hiện quyết tâm của Việt Nam trong việc tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị công nghệ lượng tử toàn cầu và phát triển hệ sinh thái deep tech trong nước.
Điều khiển thích nghi bền vững không đệ quy mới trong nâng/hạ tải của hệ thống cầu trục con lắc đơn hai chiều

Điều khiển thích nghi bền vững không đệ quy mới trong nâng/hạ tải của hệ thống cầu trục con lắc đơn hai chiều

Trong bài báo này tác giả xem xét thiết kế bộ điều khiển thích nghi bền vững không đệ quy cho hệ thống cầu trục con lắc đơn trong không gian hai chiều với chiều dài dây cáp thay đổi, để ngăn chặn dao động của tải trọng trong quá trình nâng và vận chuyển, đồng thời theo dõi quỹ đạo của tải trọng trong điều kiện các tham số của hệ thống là bất định, chịu tác động của nhiễu ngoài.
Nhận định phiên giao dịch ngày 12/2: Mở vị thế mua khi thị trường chung có nhịp điều chỉnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 12/2: Mở vị thế mua khi thị trường chung có nhịp điều chỉnh

Sau phiên tăng mạnh nhất trong vòng một tháng, thị trường được đánh giá đã xác lập vùng đáy ngắn hạn quanh 1.740 điểm. Tuy nhiên, trong bối cảnh thanh khoản chưa thực sự bùng nổ và khả năng rung lắc vẫn hiện hữu, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên mở vị thế mua khi chỉ số có nhịp điều chỉnh để đảm bảo điểm vào an toàn hơn.
Chia sẻ công suất cho các bộ nghịch lưu mắc song song điều khiển bởi bộ dao động ảo Andronov-Hopf

Chia sẻ công suất cho các bộ nghịch lưu mắc song song điều khiển bởi bộ dao động ảo Andronov-Hopf

Bài báo đề xuất cấu trúc điều khiển phân tán cho hai bộ nghịch lưu nguồn áp một pha hoạt động song song trong microgrid độc lập, không yêu cầu truyền thông.
Các trường đại học muốn mở rộng quy mô tuyển sinh phải tăng tỷ lệ giảng viên trình độ Tiến sĩ

Các trường đại học muốn mở rộng quy mô tuyển sinh phải tăng tỷ lệ giảng viên trình độ Tiến sĩ

Bộ GDĐT vừa có dự thảo quy định mới về tuyển sinh lấy giảng viên trình độ tiến sĩ làm mốc chuẩn; bổ sung ràng buộc về tỷ lệ việc làm sau tốt nghiệp và diện tích sàn đào tạo. Theo dự thảo, có thể nhiều trường đại học có thể buộc phải thu hẹp quy mô tuyển sinh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/2/2026: Tuổi Tý một ngày dư dả, tuổi Dần gặp khó khăn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/2/2026: Tuổi Tý một ngày dư dả, tuổi Dần gặp khó khăn

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 12/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 11/2: VN Index bật tăng gần 43 điểm, sắc xanh lan tỏa toàn thị trường

Thị trường chứng khoán ngày 11/2: VN Index bật tăng gần 43 điểm, sắc xanh lan tỏa toàn thị trường

Sau chuỗi điều chỉnh kéo dài từ vùng 1.900 điểm, thị trường đã có một phiên hồi phục rất mạnh. VN Index đóng cửa gần mức cao nhất phiên, dòng tiền cải thiện rõ rệt và khối ngoại mua ròng gần 2,1 nghìn tỷ đồng, tạo điểm tựa tâm lý đáng kể cho nhà đầu tư.
Nghiên cứu điều khiển nghịch lưu hình T cải tiến sử dụng van RB-IGBT giả lập đặc tính máy phát điện đồng bộ

Nghiên cứu điều khiển nghịch lưu hình T cải tiến sử dụng van RB-IGBT giả lập đặc tính máy phát điện đồng bộ

Bài báo đề xuất một mô hình điều khiển cho bộ nghịch lưu hình T cải tiến sử dụng van RB-IGBT giả lập đặc tính vận hành của máy phát điện đồng bộ (VSG-T).
song-gia-tri