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
Kỳ 6: Hành trình của dữ liệu, quyền lực và bản thể

Kỳ 6: Hành trình của dữ liệu, quyền lực và bản thể

Trong dòng chảy của văn minh nhân loại, mỗi kỷ nguyên đều được định danh bởi một nguồn lực trung tâm kiểu như đất đai của nông nghiệp, than & thép của công nghiệp và nay là dữ liệu của… xã hội số. Nhưng dữ liệu không chỉ là tài nguyên, nó là bóng dáng của con người trong thế giới số hóa. Khi mỗi hành vi, mỗi lựa chọn đều được ghi lại và phân tích, câu hỏi không còn là công nghệ có thể làm gì, mà là con người sẽ trở thành gì trong trật tự mới ấy.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/5/2026: Tuổi Mùi báo tin vui, tuổi Thân tình cảm phai nhạt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/5/2026: Tuổi Mùi báo tin vui, tuổi Thân tình cảm phai nhạt

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 3/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ GD và ĐT đề xuất hỗ trợ học bổng cho 15 nhóm ngành trọng điểm

Bộ GD và ĐT đề xuất hỗ trợ học bổng cho 15 nhóm ngành trọng điểm

Theo thông tin từ Bộ Giáo dục và Đào tạo, Bộ đang trình Chính phủ dự thảo Nghị định quy định chính sách học bổng cho người học thuộc 15 nhóm ngành khoa học cơ bản, kỹ thuật then chốt và công nghệ chiến lược.
Kỳ 5: Những tư tưởng âm thầm kiến tạo kỷ nguyên số

Kỳ 5: Những tư tưởng âm thầm kiến tạo kỷ nguyên số

Đổi mới chưa bao giờ là một hành vi đơn lẻ của thiên tài, mà là kết quả của một dòng chảy tư tưởng âm ỉ qua nhiều thế hệ. Từ những thí nghiệm tưởng tượng của vật lý học, đến những dây chuyền công nghiệp, rồi các phòng lab công nghệ, mỗi bước tiến của văn minh đều mang theo một lớp minh triết riêng. Lần theo những phát ngôn kinh điển của các nhà khoa học, doanh nhân và nhà tư tưởng, ta không chỉ thấy lịch sử của sáng tạo, mà còn nhận ra logic vận hành thầm lặng của thế giới số hôm nay.
E100 Dung Quất tái khởi động, tiếp lực cho xăng sinh học E10

E100 Dung Quất tái khởi động, tiếp lực cho xăng sinh học E10

Trong bối cảnh nhu cầu xăng dầu tăng cao và yêu cầu bảo đảm an ninh năng lượng ngày càng cấp thiết, Nhà máy Nhiên liệu sinh học Dung Quất đã vận hành trở lại, đảm nhận vai trò cung ứng E100 ổn định cho thị trường. Lợi thế nằm liền kề Nhà máy Lọc dầu Dung Quất giúp tối ưu khâu pha chế xăng sinh học, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả toàn chuỗi. Sự trở lại này không chỉ mang ý nghĩa về mặt kỹ thuật, mà còn mở ra triển vọng phát triển bền vững cho ngành nhiên liệu sinh học trong nước.
Ngân hàng MSB lãi gần 1.900 tỷ đồng, dự kiến chia cổ phiếu thưởng 20%

Ngân hàng MSB lãi gần 1.900 tỷ đồng, dự kiến chia cổ phiếu thưởng 20%

Khép lại quý I/2026, ngân hàng MSB lãi gần 1.900 tỷ đồng. Ngân hàng lên kế hoạch phát hành cổ phiếu thưởng tỷ lệ 20%, tăng vốn điều lệ từ 31.200 tỷ đồng lên 37.440 tỷ đồng.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ đầu xuân và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Vietcombank siết bảo mật Digibank; Lãi suất ngân hàng 2026 được dự báo giảm; Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch...
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

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 2/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kỳ Tạp chí MCA thuộc Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026

Kỳ Tạp chí MCA thuộc Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026

Bộ Khoa học và Công nghệ (KH và CN) vừa ban hành Quyết định số 2244/QĐ-BKHCN ngày 28/4/2026 công bố Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026.
Sớm “kích hoạt” chuỗi cung ứng: Petrovietnam “đi trước một bước” trong lộ trình xăng sinh học E10

Sớm “kích hoạt” chuỗi cung ứng: Petrovietnam “đi trước một bước” trong lộ trình xăng sinh học E10

Không đợi cơ chế hoàn thiện hay khi thị trường “chín muồi”, Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) đã sớm “kích hoạt” việc xây dựng chuỗi cung ứng từ sản xuất, pha chế đến phân phối xăng sinh học E10.
vn-web
song-gia-tri