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
TP. Hồ Chí Minh trước bài toán tăng trưởng hai con số: không thể đi bằng "động cơ cũ"

TP. Hồ Chí Minh trước bài toán tăng trưởng hai con số: không thể đi bằng "động cơ cũ"

Mục tiêu tăng trưởng trên 10%/năm giai đoạn 2026–2030 đang đặt TP.HCM trước yêu cầu phải thay đổi căn bản mô hình phát triển. Khi các dư địa tăng trưởng truyền thống dần thu hẹp, tự động hóa, trí tuệ nhân tạo và chuyển đổi số được xem là “động cơ mới” quyết định khả năng bứt phá của đô thị đầu tàu của cả nước.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/5/2026: Tuổi Dậu tiền bạc dư dả, tuổi Sửu tình cảm gặp sóng gió

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/5/2026: Tuổi Dậu tiền bạc dư dả, tuổi Sửu tình cảm gặp sóng gió

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 9/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 08/5: VN Index tiếp tục xác lập đỉnh mới, nhưng sắc đỏ vẫn lan rộng

Thị trường chứng khoán ngày 08/5: VN Index tiếp tục xác lập đỉnh mới, nhưng sắc đỏ vẫn lan rộng

Dù VN Index tiếp tục tăng sau phiên bứt phá qua 1.900 điểm, phần lớn cổ phiếu trên HoSE vẫn giảm giá, khối ngoại bán ròng mạnh. Thị trường đang bước vào giai đoạn thử thách tâm lý tại vùng cao lịch sử.
CNCTech Thăng Long tuyển dụng nhân viên vận hành máy CNC, máy tiện

CNCTech Thăng Long tuyển dụng nhân viên vận hành máy CNC, máy tiện

Cùng đồng hành với mục tiêu xây dựng hệ sinh thái công nghiệp xanh - thông minh, Công ty Cổ phần CNCTech Thăng Long đang mở rộng đội ngũ và tìm kiếm những ứng viên tiềm năng cho vị trí Nhân viên vận hành máy CNC / Máy tiện.
Cách các cảm biến nhận diện dấu hiệu bất thường trong an ninh mạng

Cách các cảm biến nhận diện dấu hiệu bất thường trong an ninh mạng

Trong bối cảnh các cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi, việc phát hiện sớm và giám sát liên tục hệ thống sản xuất trở thành yếu tố then chốt giúp doanh nghiệp hạn chế rủi ro và tránh gián đoạn vận hành. Các giải pháp tích hợp giữa giám sát lưu lượng, phân tích dữ liệu và trực quan hóa đang mở ra hướng tiếp cận chủ động hơn cho an ninh mạng công nghiệp.
Petrolimex có bước đi chiến lược trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh

Petrolimex có bước đi chiến lược trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh

Ngày 6/5, Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) phối hợp cùng Xuân Cầu Holdings và Selex Motors tổ chức Lễ công bố thành lập Công ty Cổ phần Hạ tầng Năng lượng Xanh Việt Nam. Sự kiện đánh dấu bước đi chiến lược của Petrolimex trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh và mở rộng sang lĩnh vực năng lượng cho giao thông điện tại Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 8/5: VN-Index hướng tới mốc 1.930 điểm, áp lực chốt lời ngắn hạn gia tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 8/5: VN-Index hướng tới mốc 1.930 điểm, áp lực chốt lời ngắn hạn gia tăng

Sau phiên tăng điểm tích cực ngày 7/5 với sự dẫn dắt của nhóm ngân hàng, chứng khoán và bất động sản, thị trường chứng khoán bước vào phiên giao dịch ngày 8/5 trong tâm thế khá lạc quan. Dòng tiền đang có dấu hiệu cải thiện rõ nét, giúp VN-Index duy trì xu hướng đi lên và tiếp tục thử thách vùng kháng cự quanh 1.930 điểm.
Kỷ nguyên mới biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂

Kỷ nguyên mới biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂

Công nghệ pin nhiên liệu than trực tiếp (ZC-DCFC) biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂ đang được Trung Quốc nghiên cứu và công bố vào tháng 4/2026 đã tạo tiếng vang lớn.
LG ra mắt màn hình gaming UltraGear 32GX870B: Nâng chuẩn trải nghiệm eSports

LG ra mắt màn hình gaming UltraGear 32GX870B: Nâng chuẩn trải nghiệm eSports

Sở hữu tấm nền Tandem OLED thế hệ mới cùng khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa hai chế độ hiển thị, LG UltraGear 32GX870B hướng đến định nghĩa lại trải nghiệm gaming cao cấp với độ sáng vượt trội và loạt tính năng tối ưu cho thi đấu chuyên nghiệp.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/5/2026: Tuổi Mùi công việc thuận lợi, tuổi Thìn vướng phải rắc rối

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/5/2026: Tuổi Mùi công việc thuận lợi, tuổi Thìn vướng phải rắc rối

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 8/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri