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)

ar
Tin bài khác
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.
Thị trường chứng khoán ngày 20/04: VN Index tăng gần 20 điểm, họ Vin tiếp tục giữ nhịp thị trường

Thị trường chứng khoán ngày 20/04: VN Index tăng gần 20 điểm, họ Vin tiếp tục giữ nhịp thị trường

Thị trường mở đầu trong trạng thái kém tích cực khi VN Index có lúc lùi sát mốc 1.800 điểm dưới áp lực bán gia tăng. Tuy nhiên, diễn biến tích cực dần trở lại trong phiên chiều, với lực kéo nổi bật từ VHM và VIC, giúp chỉ số đảo chiều tăng gần 20 điểm dù thanh khoản tiếp tục ở mức thấp.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/4/2026: Tuổi Mùi hạn chế mâu thuẫn, tuổi Thìn bước tiến vững chắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/4/2026: Tuổi Mùi hạn chế mâu thuẫn, tuổi Thìn bước tiến vững chắc

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 21/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Robot hình người đạt thành tích nhanh hơn kỷ lục thế giới cuộc thi chạy marathon

Robot hình người đạt thành tích nhanh hơn kỷ lục thế giới cuộc thi chạy marathon

Bước tiến nhanh của công nghệ chỉ sau một năm, hàng chục robot hình người do Trung Quốc sản xuất đã tham gia cuộc chạy đua bán marathon (21 km) lần đầu đạt thành tích nhanh hơn kỷ lục thế giới bán marathon của vận động viên con người được tổ chức tại Bắc Kinh, Trung Quốc ngày 19/4.
VNMF vinh danh 189 học sinh xuất sắc nhất mùa 1

VNMF vinh danh 189 học sinh xuất sắc nhất mùa 1

Ngày 19/4, Lễ Vinh danh và trao giải Sân chơi Toán học Việt Nam - Vietnam Mathematical Festival (VNMF) năm học 2025 - 2026 được tổ chức thành công bởi Viện Nghiên cứu cao cấp về Toán và Trạng Nguyên Education.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/4/2026: Tuổi Tỵ vướng phải mâu thuẫn, tuổi Mùi nhiều cơ hội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/4/2026: Tuổi Tỵ vướng phải mâu thuẫn, tuổi Mùi nhiều cơ hội

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 20/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ điều khiển LQG mờ với bộ quan sát khuếch đại cao để điều khiển bền vững hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy

Bộ điều khiển LQG mờ với bộ quan sát khuếch đại cao để điều khiển bền vững hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy

Bài báo nghiên cứu bài toán ổn định hóa hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy, một hệ phi tuyến mạnh và không ổn định điển hình.
Giải thưởng Hóa học xanh Lê Văn Thới thúc đẩy phát triển nông nghiệp hữu cơ

Giải thưởng Hóa học xanh Lê Văn Thới thúc đẩy phát triển nông nghiệp hữu cơ

Sáng ngày 18/3/2026, Hội Hóa học thành phố Hồ Chí Minh đã tiến hành tổ chức Lễ tổng kết và trao giải thưởng Lê Văn Thới về Hóa học Xanh lần 2 năm 2025 và phát động cuộc thi Hóa học Xanh lần 3 năm 2026.
SV_STARTUP 2026: khơi dậy tinh thần từ tiếp nhận tri thức đến kiến tạo giá trị

SV_STARTUP 2026: khơi dậy tinh thần từ tiếp nhận tri thức đến kiến tạo giá trị

Không chỉ là sân chơi ý tưởng, SV_STARTUP 2026 được kỳ vọng trở thành bước đệm thúc đẩy đổi mới giáo dục, khi Bộ trưởng Hoàng Minh Sơn nhấn mạnh vai trò của nhà trường như trung tâm kết nối tri thức, doanh nghiệp và thị trường.
song-gia-tri