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)

nam-moi
Tin bài khác
Khoa học công nghệ trong phát triển lực lượng sản xuất mới và mô hình hợp tác công - tư

Khoa học công nghệ trong phát triển lực lượng sản xuất mới và mô hình hợp tác công - tư

Việc phân tích cụ thể vai trò khoa học, công nghệ đến phát triển lực lượng sản xuất và đổi mới mô hình hợp tác công - tư là cần thiết để phát huy triệt để thế mạnh khoa học, công nghệ phục vụ phát triển. Đây là phương thức được nhiều quốc gia áp dụng thành công và tạo đột phá phát triển.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/2/2026: Tuổi Sửu nhiều niềm vui, tuổi Hợi chú ý sức khỏe

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/2/2026: Tuổi Sửu nhiều niềm vui, tuổi Hợi chú ý sức khỏe

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 19/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thúc đẩy phát triển các  trung tâm dữ liệu bền vững bằng giải pháp hạ tầng thông minh

Thúc đẩy phát triển các trung tâm dữ liệu bền vững bằng giải pháp hạ tầng thông minh

Trung tâm dữ liệu là trụ cột của thế giới số hiện nay, nhưng mức tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng cùng những tác động đến môi trường đang đặt ra nhiều thách thức. Khi phát triển bền vững trở thành yêu cầu tất yếu trong hoạt động kinh doanh, các đơn vị vận hành phải đối mặt với bài toán phức tạp: làm sao để “xanh hóa” trung tâm dữ liệu mà vẫn bảo đảm hiệu suất và hiệu quả vận hành ở đẳng cấp quốc tế. Siemens - tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới - mang đến các giải pháp hạ tầng thông minh, lấy tự động hóa làm nền tảng, nhằm tối ưu hiệu quả, giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên và hiện thực hóa các mục tiêu xanh. Ông Samir Borkar, Giám đốc mảng Trung tâm Dữ liệu của Siemens khu vực châu Á - Thái Bình Dương (APAC), sẽ chia sẻ về những cách tiếp cận sáng tạo này.
Kỳ 4: Doanh nghiệp nội địa - trụ cột của năng lực công nghệ

Kỳ 4: Doanh nghiệp nội địa - trụ cột của năng lực công nghệ

Sau khi nhìn lại những giới hạn của chuyển giao công nghệ trong Kỳ 3, một câu hỏi nổi lên với tính chất bản lề, ai là chủ thể trung tâm của quá trình tích lũy và làm chủ công nghệ? Câu trả lời, dù đôi khi không được thừa nhận đầy đủ, vẫn rất rõ ràng - đó là doanh nghiệp nội địa.
Xiaomi 17 Pro “đốt pháo hoa” màn hình phụ, nâng cấp mạnh camera dịp Tết

Xiaomi 17 Pro “đốt pháo hoa” màn hình phụ, nâng cấp mạnh camera dịp Tết

Xiaomi vừa phát hành bản cập nhật phần mềm Tết Nguyên Đán cho dòng Xiaomi 17 Pro, bổ sung loạt tính năng hiển thị độc đáo trên màn hình phụ phía sau cùng nhiều cải tiến đáng chú ý về camera, hướng đến nhu cầu chụp ảnh - quay video dịp lễ hội.
Đẩy mạnh đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới

Đẩy mạnh đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới

Tạp chí Tự động hóa Ngày nay xin trân trọng giới thiệu toàn văn bài viết của Tổng Bí thư Tô Lâm: Đẩy mạnh đối ngoại toàn diện ở tầm cao mới.
Bộ GDĐT điều chỉnh 5 nội dung trong Quy chế tuyển sinh đại học năm 2026

Bộ GDĐT điều chỉnh 5 nội dung trong Quy chế tuyển sinh đại học năm 2026

Ngày 15/02, Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GDĐT) công bố Thông tư số 06/2026/TT-BGDĐT ban hành Quy chế tuyển sinh các ngành đào tạo trình độ đại học và ngành Giáo dục Mầm non trình độ cao đẳng.
Công nghiệp robot Việt Nam trước "độ chín" phát triển

Công nghiệp robot Việt Nam trước "độ chín" phát triển

Sự bứt phá của trí tuệ nhân tạo, cùng những chủ trương lớn như Nghị quyết 57-NQ/ TW của Bộ Chính trị và danh mục công nghệ chiến lược, đang tạo ra “độ chín” mới cho lĩnh vực robot và tự động hóa tại Việt Nam. Trao đổi với Tạp chí Tự động hóa Ngày nay, ông Khổng Minh - Giảng viên Đại học Phenikaa, Trưởng phòng Robotics, Kỹ sư trưởng Công ty Phenikaa-X đã phân tích những chuyển động của ngành robot Việt Nam, từ nền tảng nhân lực, thị trường, chính sách đến con đường hình thành các sản phẩm robot “Make in Vietnam” đạt chuẩn quốc tế.
Kỳ 3: Chuyển giao công nghệ: Từ “mua được” đến “làm chủ được”

Kỳ 3: Chuyển giao công nghệ: Từ “mua được” đến “làm chủ được”

Trong nhiều năm, khi bàn đến chuyển giao công nghệ tại Việt Nam, cách tiếp cận phổ biến vẫn mang nặng tư duy giao dịch - mua thiết bị, mua dây chuyền, mua bản quyền, kèm theo các gói đào tạo ngắn hạn. Công nghệ, theo đó, được xem như một loại tài sản có thể “đóng gói” và chuyển dịch thông qua hợp đồng thương mại. Cách hiểu này không hoàn toàn sai, nhưng đã giản lược hóa bản chất của công nghệ.
Hồ Gươm rực sắc đào xuân, thành điểm check-in "nóng" nhất Hà Nội dịp Tết Bính Ngọ

Hồ Gươm rực sắc đào xuân, thành điểm check-in "nóng" nhất Hà Nội dịp Tết Bính Ngọ

Những ngày giáp Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026, khu vực quanh Hồ Hoàn Kiếm và phố cổ Hà Nội ngập tràn sắc xuân với hàng trăm gốc đào, quất cảnh cùng nhiều tiểu cảnh hoa được bố trí công phu. Không gian rực rỡ giữa trung tâm Thủ đô thu hút đông đảo người dân và du khách đến tham quan, chụp ảnh.
song-gia-tri