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)

mca
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/12/2025: Tuổi Dậu tình cảm rắc rối, tuổi Tuất bớt áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/12/2025: Tuổi Dậu tình cảm rắc rối, tuổi Tuất bớt áp lực

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 7/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Đổi mới công nghệ để mở lối cho trí thức trẻ Việt Nam vươn tầm hội nhập

Đổi mới công nghệ để mở lối cho trí thức trẻ Việt Nam vươn tầm hội nhập

Đại học Bách khoa Hà Nội vừa phối hợp cùng Quỹ VinFuture tổ chức Hội thảo khoa học “Đổi mới sáng tạo và Chất bán dẫn hữu cơ”.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng

Tuần qua, nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: VPBank triển khai chương trình hỗ trợ hộ kinh doanh; VietinBank nâng ưu đãi lớn cho khách hàng; Agribank tung chương trình tiết kiệm dự thưởng với giải đặc biệt 1 tỷ đồng...
VinFuture 2025 vinh danh những nhà khoa học xuất sắc với tổng trị giá giải thưởng lên tới 4,5 triệu USD

VinFuture 2025 vinh danh những nhà khoa học xuất sắc với tổng trị giá giải thưởng lên tới 4,5 triệu USD

Tối 5/12, Lễ trao giải thưởng Vinfuture 2025 được tường thuật trực tiếp trên kênh VTV1 - Đài Truyền hình Việt Nam và livestream trên nhiều nền tảng mạng xã hội và một số tờ báo điện tử lớn. Bốn nhà khoa học của Mỹ đã giành Giải thưởng Chính VinFuture 2025, trị giá 3 triệu USD với đề tài khoa học nghiên cứu, phát triển vaccine HPV.
Tuần phim Ba Lan 2025 tại Việt Nam: 7 tác phẩm châu Âu đặc sắc ra mắt khán giả miễn phí

Tuần phim Ba Lan 2025 tại Việt Nam: 7 tác phẩm châu Âu đặc sắc ra mắt khán giả miễn phí

Từ những góc nhìn đời thường đến chuyện đời nghệ sĩ hay khúc quanh định mệnh của mỗi số phận, bảy bộ phim Ba Lan được tuyển chọn cho tuần phim năm nay hứa hẹn mang đến cho khán giả Việt Nam những trải nghiệm điện ảnh giàu cảm xúc.
Nexcom công bố kết quả xác thực bộ chuyển mạch TSN cho tự động hóa công nghiệp

Nexcom công bố kết quả xác thực bộ chuyển mạch TSN cho tự động hóa công nghiệp

Hãng Nexcom (Đài Loan - Trung Quốc) vừa công bố kết quả thử nghiệm xác thực đối với bộ chuyển mạch mạng thời gian thực ISA 142 (Time-Sensitive Networking - TSN), cho thấy thiết bị đạt độ chính xác ở mức nano giây, phục vụ cho các ứng dụng biên trong công nghiệp.
Khoa học mở đường cho phát triển bền vững trong kỷ nguyên khí hậu cực đoan

Khoa học mở đường cho phát triển bền vững trong kỷ nguyên khí hậu cực đoan

Chiều 4/12, chuỗi tọa đàm “Khoa học vì Cuộc sống” 2025 khép lại với chủ đề “Khoa học và Đổi mới sáng tạo vì Tương lai bền vững”. Trong bối cảnh khoa học - công nghệ liên tục mở ra những hướng đi mới, từ vật liệu xanh, năng lượng sạch đến kinh tế tuần hoàn và phục hồi hệ sinh thái, buổi tọa đàm là diễn đàn để các nhà khoa học và chuyên gia hàng đầu chia sẻ tri thức, công nghệ và tầm nhìn nhằm kiến tạo một tương lai xanh cho các thế hệ sau.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/12/2025: Tuổi Dần phải cẩn thận, tuổi Thân công việc dễ thở

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/12/2025: Tuổi Dần phải cẩn thận, tuổi Thân công việc dễ thở

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 6/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 5/12: Khối ngoại đảo chiều bán ròng mạnh, VN-Index tăng nhẹ

Thị trường chứng khoán ngày 5/12: Khối ngoại đảo chiều bán ròng mạnh, VN-Index tăng nhẹ

Khối ngoại bất ngờ đảo chiều bán ròng gần 700 tỷ đồng trong phiên 5/12, chấm dứt chuỗi ba phiên mua ròng trước đó. Dù chịu áp lực xả mạnh từ nhóm nhà đầu tư nước ngoài và sắc đỏ bao phủ phần lớn bảng điện tử, VN-Index vẫn giữ được đà tăng nhẹ, đóng cửa trên mốc 1.741 điểm nhờ lực đỡ từ một số cổ phiếu vốn hóa lớn
Kỹ sư trẻ miền Nam chinh phục bài toán Pick & Place độ chính xác cao cho bài toán thực tế của doanh nghiệp

Kỹ sư trẻ miền Nam chinh phục bài toán Pick & Place độ chính xác cao cho bài toán thực tế của doanh nghiệp

Ngày 4/12, cuộc thi Thiết kế Máy tự động hóa 2026 chính thức khởi động với sự tham gia của 266 thí sinh từ 54 đội chơi của 8 trường đại học lớn đào tạo kỹ thuật trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai và Cần Thơ. Cuộc thi mở ra cơ hội tiếp cận bài toán công nghiệp thực tế và nhiều cơ hội đào tạo quý giá cho sinh viên.
song-gia-tri