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)

vcca2026
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 21/4: Áp lực bán cuối phiên gia tăng, VN-Index đảo chiều giảm nhẹ

Thị trường chứng khoán ngày 21/4: Áp lực bán cuối phiên gia tăng, VN-Index đảo chiều giảm nhẹ

Thị trường chứng khoán ngày 21/4 ghi nhận diễn biến đảo chiều vào cuối phiên khi áp lực bán tăng mạnh ở nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, kéo VN-Index từ trạng thái tăng điểm chuyển sang giảm nhẹ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/4/2026: Tuổi Tý điềm tranh đoạt, tuổi Mùi tiến triển mới

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/4/2026: Tuổi Tý điềm tranh đoạt, tuổi Mùi tiến triển mới

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 22/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Doanh nghiệp một người: “Sói đơn độc” hay đơn vị kinh tế có điều kiện

Doanh nghiệp một người: “Sói đơn độc” hay đơn vị kinh tế có điều kiện

Trong bối cảnh kinh tế hiện đại, không phải ai cũng cần thành lập một công ty theo cách truyền thống, nhưng ngày càng nhiều cá nhân buộc phải tự biến mình thành một thực thể doanh nghiệp để thích nghi. Khái niệm "Company of One" (Doanh nghiệp một người)4 không còn là một ý tưởng xa lạ mà đã trở thành một hệ điều hành mới cho sự nghiệp trong kỷ nguyên số.
Tăng cường sức đề kháng trong cuộc chiến chống vi phạm bản quyền ở lĩnh vực xuất bản

Tăng cường sức đề kháng trong cuộc chiến chống vi phạm bản quyền ở lĩnh vực xuất bản

Ngày 20/4, Báo Nhân Dân tổ chức tọa đàm "Tăng cường sức đề kháng trong cuộc chiến chống vi phạm bản quyền ở lĩnh vực xuất bản".
Tennis vì cộng đồng: Khi mỗi cú đánh tạo nên hy vọng

Tennis vì cộng đồng: Khi mỗi cú đánh tạo nên hy vọng

Không chỉ là một giải tennis phong trào, E&A Open lần thứ 15 - Cúp Á Âu Electric tiếp tục khẳng định vai trò là điểm hẹn của đam mê, kết nối và sẻ chia. Năm 2026, giải đấu mang theo một sứ mệnh đặc biệt: gây quỹ hỗ trợ bệnh nhi có hoàn cảnh khó khăn, để mỗi cú đánh trên sân đều góp phần thắp lên những hy vọng ngoài đời.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/4: Cơ hội gia tăng tỷ trọng khi thị trường điều chỉnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/4: Cơ hội gia tăng tỷ trọng khi thị trường điều chỉnh

Sau phiên tăng mạnh, thị trường được dự báo có thể xuất hiện các nhịp điều chỉnh ngắn hạn do tâm lý thận trọng gia tăng, mở ra cơ hội để nhà đầu tư cân nhắc gia tăng tỷ trọng ở những cổ phiếu có nền tảng tốt.
Mô hình rút gọn của bộ sạc hai chiều dựa trên chỉnh lưu chủ động cho hệ thống xe-lưới điện

Mô hình rút gọn của bộ sạc hai chiều dựa trên chỉnh lưu chủ động cho hệ thống xe-lưới điện

Bài báo này đề xuất một hệ thống điều khiển sạc hai chiều dựa trên mô hình rút gọn của bộ chỉnh lưu chủ động cho ứng dụng V2G.
“Vườn ánh sáng” thắp bừng Văn Miếu: Kích hoạt không gian sáng tạo giữa lòng di sản

“Vườn ánh sáng” thắp bừng Văn Miếu: Kích hoạt không gian sáng tạo giữa lòng di sản

Lần đầu tiên, khu vực Vườn Giám thuộc Văn Miếu - Quốc Tử Giám khoác lên mình diện mạo lung linh với hàng trăm đèn lồng rực rỡ, mở ra không gian trải nghiệm văn hóa - nghệ thuật mới mẻ, kết nối di sản với sáng tạo đương đại.
Biến tần cầu H tăng áp bán chuyển mạch một pha với khả năng giảm tổn thất điện năng

Biến tần cầu H tăng áp bán chuyển mạch một pha với khả năng giảm tổn thất điện năng

Bài báo này đề xuất một cấu trúc biến tần cầu H tăng áp bán chuyển mạch một pha (qSB-HBI) mới kết hợp với chiến lược điều chế độ rộng xung lai (HPWM) để nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng và giảm thiểu yêu cầu về các linh kiện thụ động.
Chuyện một người yêu du lịch xanh

Chuyện một người yêu du lịch xanh

Quen biết với cô chủ OZO Park Đoàn Thu Yên kể từ khi cô từ Hà Nội về sống tại Quảng Bình nhưng đây là lần đầu tiên chúng tôi mới có thời gian ngồi với để cùng hàn huyên chuyện đời, chuyện nghề ngay giữa núi rừng Phong Nha. Yên mời tôi đến khu vực camping bên bờ suối-một khoảng đất rộng và bằng phẳng nằm ẩn mình dưới tán những gốc sung cổ thụ sai trĩu quả. Dòng suối Ozo hiền hoà nhẹ nhàng uốn lượn, kết hợp với sự tinh khiết của núi rừng đã tạo nên những thanh âm êm dịu như một bản nhạc không lời lãng mạn.
vn-web
song-gia-tri