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
Từ màn hình phức tạp đến trợ lý thông minh: Trải nghiệm người dùng đang thay đổi ngành sản xuất

Từ màn hình phức tạp đến trợ lý thông minh: Trải nghiệm người dùng đang thay đổi ngành sản xuất

Trong kỷ nguyên số, các hệ thống quản lý sản xuất không chỉ cần mạnh mẽ về công nghệ mà còn phải dễ sử dụng. Sự chuyển dịch từ những giao diện phức tạp sang trải nghiệm trực quan đang giúp doanh nghiệp rút ngắn thời gian đào tạo, hạn chế sai sót và nâng cao hiệu suất vận hành nhà máy.
LPBank báo lãi hơn 10.000 tỷ đồng, huy động tiền gửi tăng mạnh

LPBank báo lãi hơn 10.000 tỷ đồng, huy động tiền gửi tăng mạnh

Khép lại 9 tháng đầu năm 2026, lợi nhuận trước thuế tại LPBank đạt 10.421 tỷ đồng, tăng 8,4% so với cùng kỳ. Tín dụng tăng trưởng gần 23% trong khi đó huy động tăng gần 25% so với cuối năm trước.
Nhận định phiên giao dịch ngày 28/10: Duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 28/10: Duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi

Thị trường chứng khoán tiếp tục đối mặt với áp lực điều chỉnh khi VN-Index thiếu động lực bứt phá trong bối cảnh thanh khoản suy yếu và dòng tiền có dấu hiệu thận trọng. Các chỉ báo kỹ thuật chưa phát đi tín hiệu xác nhận xu hướng rõ ràng, do đó nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, tránh mua đuổi và ưu tiên các cơ hội đầu tư có triển vọng riêng.
Bộ Công Thương phát động phong trào “Sáng kiến mỗi ngày”, thúc đẩy đổi mới sáng tạo

Bộ Công Thương phát động phong trào “Sáng kiến mỗi ngày”, thúc đẩy đổi mới sáng tạo

Sáng 27/10, tại Hà Nội, Bộ Công Thương phát động phong trào thi đua “Sáng kiến mỗi ngày” năm 2026, đồng thời khởi động Cuộc thi “Nhóm giải pháp Đổi mới sáng tạo - Chuyển đổi số ngành Công Thương”, nhằm khơi dậy tinh thần sáng tạo từ mỗi cá nhân, đơn vị và lan tỏa các giải pháp thiết thực trong toàn Ngành.
Imexpharm lãi 250 tỷ đồng sau 9 tháng, hoàn thành 65% kế hoạch năm

Imexpharm lãi 250 tỷ đồng sau 9 tháng, hoàn thành 65% kế hoạch năm

Dù doanh thu ghi nhận mức giảm, CTCP Dược phẩm Imexpharm (HOSE: IMP) vẫn đạt kết quả kinh doanh tích cực trong quý III/2026 và 9 tháng đầu năm 2026 nhờ kiểm soát hiệu quả chi phí giá vốn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/10/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Tỵ cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/10/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Tỵ cần thận trọng

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 28/10/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Gắn đào tạo với thực tiễn, phát triển nguồn nhân lực văn hóa

Gắn đào tạo với thực tiễn, phát triển nguồn nhân lực văn hóa

Trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghiệp văn hóa đặt ra những yêu cầu mới đối với thị trường lao động, tăng cường hợp tác giữa Nhà nước – Nhà trường – Doanh nghiệp trở thành một trong những hướng đi quan trọng để nâng cao chất lượng đào tạo. Đây là nội dung trọng tâm được trao đổi tại Hội thảo khoa học quốc tế do Trường Đại học Văn hóa Hà Nội tổ chức ngày 26/10, với 187 tham luận, trong đó có 8 bài của học giả quốc tế.
Thị trường chứng khoán ngày 27/10: Dòng tiền thận trọng, thị trường giằng co trong biên độ hẹp

Thị trường chứng khoán ngày 27/10: Dòng tiền thận trọng, thị trường giằng co trong biên độ hẹp

Thị trường rơi vào trạng thái thiếu động lực khi VN Index gần như đi ngang, thanh khoản duy trì ở mức thấp. Trong lúc ngân hàng, chứng khoán và dầu khí đồng loạt suy yếu, dòng tiền chỉ tìm đến một số điểm sáng riêng lẻ, khiến triển vọng hồi phục vẫn chưa rõ ràng.
GRECO 2026: Kiến tạo thị trường tiêu dùng xanh cho TP. Hồ Chí Minh

GRECO 2026: Kiến tạo thị trường tiêu dùng xanh cho TP. Hồ Chí Minh

Nằm trong khuôn khổ Diễn đàn Kinh tế Mùa thu năm 2026 - Sự hội tụ của các cực tăng trưởng toàn cầu với chủ đề “Tinh thần hợp tác trong kỷ nguyên mới”, không gian giới thiệu sản phẩm, dịch vụ tăng trưởng xanh TP. Hồ Chí Minh lần thứ 4 năm 2026 (GRECO 2026) là hoạt động thiết thực cụ thể hóa các định hướng chiến lược của Thành phố.
TP. Hồ Chí Minh kết nối dòng vốn, công nghệ và các động lực tăng trưởng mới

TP. Hồ Chí Minh kết nối dòng vốn, công nghệ và các động lực tăng trưởng mới

Chiều 26/10/2026, tại TP. Hồ Chí Minh, trong khuôn khổ Diễn đàn Kinh tế Mùa thu 2026 (AEF 2026), chương trình CEO 500 với chủ đề “Sự hội tụ của FDI, Công nghệ và dòng chảy tài chính toàn cầu” quy tụ hơn 500 lãnh đạo doanh nghiệp cùng đại diện các tổ chức quốc tế, định chế tài chính và cơ quan quản lý.
master