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)

Bài liên quan
vcca2026
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 15/5: Ưu tiên tăng tỷ trọng ở các nhịp điều chỉnh thay vì mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 15/5: Ưu tiên tăng tỷ trọng ở các nhịp điều chỉnh thay vì mua đuổi

Sau phiên tăng bùng nổ ngày 14/5 với hơn 27 điểm, VN-Index tiếp tục được đánh giá đang duy trì xu hướng tăng tích cực. Tuy nhiên, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư nên ưu tiên gia tăng tỷ trọng ở các nhịp điều chỉnh thay vì mua đuổi trong bối cảnh thị trường đang tiến gần vùng kháng cự mạnh.
Công bố Sáng kiến hợp tác trí tuệ nhân tạo và tự động hoá Trung Quốc - Việt Nam

Công bố Sáng kiến hợp tác trí tuệ nhân tạo và tự động hoá Trung Quốc - Việt Nam

Chiều 14/5, trong khuôn khổ Diễn đàn thượng đỉnh phát triển ngành Trí tuệ nhân tạo Trung Quốc -Asean (Việt Nam) lần thứ 2 đã diễn ra Lễ Công bố “Sáng kiến Hợp tác Trí tuệ nhân tạo và Tự động hoá Trung Quốc – Việt Nam”.
Chung kết cuộc thi thiết kế MCU - FPGA 2026 sẽ tìm ra tài năng trẻ ngành bán dẫn

Chung kết cuộc thi thiết kế MCU - FPGA 2026 sẽ tìm ra tài năng trẻ ngành bán dẫn

Cuộc thi “Thiết kế MCU - FPGA Hà Nội 2026” được kỳ vọng trở thành sân chơi học thuật chuyên nghiệp cho sinh viên yêu thích công nghệ vi mạch, FPGA và hệ thống nhúng. Sau hơn 4 tháng tranh tài, các đội xuất sắc sẽ bước vào vòng chung kết dự kiến tổ chức vào tháng 7/2026.
Thị trường chứng khoán ngày 14/5: VN-Index tăng hơn 27 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 14/5: VN-Index tăng hơn 27 điểm

Thị trường chứng khoán kết thúc phiên giao dịch ngày 14/5 trong trạng thái hưng phấn khi lực cầu gia tăng mạnh về cuối phiên, giúp VN-Index bật tăng hơn 27 điểm và vượt mốc 1.925 điểm – vùng điểm cao nhất trong lịch sử thị trường chứng khoán Việt Nam. Đây cũng là mức tăng mạnh nhất của chỉ số kể từ phiên bùng nổ ngày 8/4.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/5/2026: Tuổi Tỵ vướng vào thị phi, tuổi Ngọ trở nên nóng nảy

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/5/2026: Tuổi Tỵ vướng vào thị phi, tuổi Ngọ trở nên nóng nảy

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 15/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khai mạc Triển lãm quốc tế về Tự động hóa và Công nghệ AT Expo 2026

Khai mạc Triển lãm quốc tế về Tự động hóa và Công nghệ AT Expo 2026

Sáng 14/5, tại Hà Nội, Lễ khai mạc Triển lãm quốc tế về Tự động hóa và Công nghệ - AT Expo 2026 đã chính thức diễn ra. Sự kiện do Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) phối hợp với Công ty CP Hội chợ Triển lãm và Quảng cáo Việt Nam (VIETFAIR) tổ chức, thu hút đông đảo doanh nghiệp, chuyên gia và tổ chức công nghệ trong và ngoài nước tham dự.
AI for Good Việt Nam 2026: Khi những trăn trở, ước mơ của học sinh biến thành các giải pháp AI vì cộng đồng

AI for Good Việt Nam 2026: Khi những trăn trở, ước mơ của học sinh biến thành các giải pháp AI vì cộng đồng

Mới đây, cuộc thi “AI for Good Việt Nam 2026” do Viện Nghiên cứu quản lý phát triển bền vững MSD United Way Vietnam và InterEdu phối hợp tổ chức đã chính thức khép lại bằng Lễ Tổng kết diễn ra tại Trường Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội.
350 gian hàng quy tụ tại triển lãm Vinamac Expo 2026

350 gian hàng quy tụ tại triển lãm Vinamac Expo 2026

Triển lãm Quốc tế về máy móc, thiết bị, công nghệ và sản phẩm công nghiệp lần thứ 23 - Vinamac Expo 2026 đã khai mạc sáng 14/5 tại Cung Văn hóa Hữu nghị Việt Xô, Hà Nội.
Nhận định phiên giao dịch ngày 14/5: VN-Index có thể tiếp tục rung lắc quanh vùng kháng cự

Nhận định phiên giao dịch ngày 14/5: VN-Index có thể tiếp tục rung lắc quanh vùng kháng cự

Sau phiên giao dịch ngày 13/5 với diễn biến giằng co nhưng vẫn giữ được sắc xanh, thị trường chứng khoán được dự báo sẽ tiếp tục đối mặt với áp lực rung lắc trong phiên 14/5 khi VN-Index tiến gần các vùng kháng cự ngắn hạn.
Nhà máy không công nhân: Giấc mơ của kỷ nguyên AI hay vẫn chỉ là khoa học viễn tưởng?

Nhà máy không công nhân: Giấc mơ của kỷ nguyên AI hay vẫn chỉ là khoa học viễn tưởng?

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo (AI), robot và hệ thống điều khiển thông minh phát triển nhanh chóng, ý tưởng về một nhà máy vận hành hoàn toàn tự động không cần con người đang ngày càng thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp. Tuy nhiên, theo nhiều chuyên gia tự động hóa, triển vọng này vẫn còn nhiều giới hạn và phụ thuộc lớn vào bản chất của từng loại hình sản xuất.
vn-web
song-gia-tri