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)

Bài liên quan
vcca2026
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 14/5: VN-Index có thể tiếp tục rung lắc quanh vùng kháng cự

Nhận định phiên giao dịch ngày 14/5: VN-Index có thể tiếp tục rung lắc quanh vùng kháng cự

Sau phiên giao dịch ngày 13/5 với diễn biến giằng co nhưng vẫn giữ được sắc xanh, thị trường chứng khoán được dự báo sẽ tiếp tục đối mặt với áp lực rung lắc trong phiên 14/5 khi VN-Index tiến gần các vùng kháng cự ngắn hạn.
Nhà máy không công nhân: Giấc mơ của kỷ nguyên AI hay vẫn chỉ là khoa học viễn tưởng?

Nhà máy không công nhân: Giấc mơ của kỷ nguyên AI hay vẫn chỉ là khoa học viễn tưởng?

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo (AI), robot và hệ thống điều khiển thông minh phát triển nhanh chóng, ý tưởng về một nhà máy vận hành hoàn toàn tự động không cần con người đang ngày càng thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp. Tuy nhiên, theo nhiều chuyên gia tự động hóa, triển vọng này vẫn còn nhiều giới hạn và phụ thuộc lớn vào bản chất của từng loại hình sản xuất.
Triển lãm “Sen tháng Năm”: Lan tỏa giá trị văn hóa Việt

Triển lãm “Sen tháng Năm”: Lan tỏa giá trị văn hóa Việt

Triển lãm nghệ thuật “Sen tháng Năm” diễn ra từ ngày 22/4 đến 25/5/2026 tại Trung tâm thông tin văn hóa Hồ Gươm. Sự kiện quy tụ nhiều họa sĩ đương đại với các tác phẩm lấy cảm hứng từ hoa sen – biểu tượng của vẻ đẹp thanh cao và tinh thần dân tộc Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/5/2026: Tuổi Mão gặp rắc rối, tuổi Tuất mọi việc thuận lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/5/2026: Tuổi Mão gặp rắc rối, tuổi Tuất mọi việc thuận lợi

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 14/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 13/5: Lực cầu bắt đáy xuất hiện cuối phiên, chỉ số rút chân mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 13/5: Lực cầu bắt đáy xuất hiện cuối phiên, chỉ số rút chân mạnh

Thị trường trải qua phiên “thót tim” khi VN Index lao dốc mạnh trong phiên chiều, trước khi rút chân tích cực về cuối phiên. Sau nhịp giảm của nhóm Vin và GELEX, dòng tiền bất ngờ tìm đến các mã nhóm dầu khí, Viettel và nhiều mã midcaps.
GS.VS Châu Văn Minh được bầu Phó Chủ tịch không chuyên trách MTTQ Việt Nam khóa XI

GS.VS Châu Văn Minh được bầu Phó Chủ tịch không chuyên trách MTTQ Việt Nam khóa XI

Ngày 13/5, Đại hội đại biểu toàn quốc MTTQ Việt Nam lần XI, nhiệm kỳ 2026 - 2031 công bố danh sách 12 nhân sự Ban Thường trực và 8 phó chủ tịch không chuyên trách khóa XI, nhiệm kỳ 2026 - 2031. Trong số đó có, GS.VS Châu Văn Minh giữ chức Phó chủ tịch không chuyên trách Ủy ban Trung ương MTTQ Việt Nam khóa XI.
Biến AI từ "hỗ trợ" sang "tự trị" vào vận hành trong doanh nghiệp

Biến AI từ "hỗ trợ" sang "tự trị" vào vận hành trong doanh nghiệp

Sáng 13/5, tại phiên toàn thể Biztech 2026 với chủ đề chủ đề: “Thúc đẩy Hệ sinh thái AI Tự trị: Thể chế kiến tạo và đòn bẩy cho công nghiệp Công nghệ số Việt Nam”, các chuyên gia khuyến nghị 4 trụ cột hành động và 3 trục làm chủ AI Agentic (AI tự trị).
Tuyến vận tải hàng hóa tự lái Dallas - Houston chính thức đi vào hoạt động

Tuyến vận tải hàng hóa tự lái Dallas - Houston chính thức đi vào hoạt động

Kodiak AI, nhà cung cấp công nghệ xe tự lái sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) vật lý, vừa thông báo họ đang tiến hành vận chuyển hàng hóa tự lái cùng với Roehl Transport, một trong những hãng vận tải xe tải lớn nhất nước Mỹ.
Lợi nhuận ngân hàng quý I/2026 tăng trưởng nhờ lực đẩy từ thu nhập lãi thuần

Lợi nhuận ngân hàng quý I/2026 tăng trưởng nhờ lực đẩy từ thu nhập lãi thuần

Báo cáo tài chính hợp nhất quý I/2026 tại các nhà băng cho thấy, thu nhập lãi thuần vẫn giữ vai trò là động lực tăng trưởng chính, sự sụt giảm ở một số nguồn thu ngoài lãi đã khiến lợi nhuận ngân hàng phân hóa.
Mặt trận Tổ quốc Việt Nam đề ra 7 chương trình hành động nhiệm kỳ 2026 - 2031

Mặt trận Tổ quốc Việt Nam đề ra 7 chương trình hành động nhiệm kỳ 2026 - 2031

Đại hội đại biểu toàn quốc Mặt trận Tổ quốc Việt Nam lần thứ XI, nhiệm kỳ 2026-2031 diễn ra từ 11-13/5/2026 tại Hà Nội.
vn-web
song-gia-tri