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)

mca
Tin bài khác
Không đợi tương lai gõ cửa: Vinamilk dẫn đầu xu hướng tiêu dùng xanh

Không đợi tương lai gõ cửa: Vinamilk dẫn đầu xu hướng tiêu dùng xanh

Khi 80% người tiêu dùng toàn cầu sẵn sàng trả thêm tiền cho sản phẩm xanh, câu hỏi không còn là “chuyển đổi hay không” mà là “doanh nghiệp nào đã sẵn sàng”?
Gìn giữ và lan tỏa mạnh mẽ Nghi lễ và trò chơi Kéo co Ngồi tại Đền Trấn Vũ

Gìn giữ và lan tỏa mạnh mẽ Nghi lễ và trò chơi Kéo co Ngồi tại Đền Trấn Vũ

Nghi lễ và trò chơi Kéo co Ngồi đền Trấn Vũ mang đậm bản sắc dân tộc, thể hiện tinh thần đoàn kết, sức mạnh tập thể và ước vọng mưa thuận gió hòa.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/11/2025: Tuổi Dần thiếu động lực, tuổi Dậu vượng cát khí

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/11/2025: Tuổi Dần thiếu động lực, tuổi Dậu vượng cát khí

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 21/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 20/11: Sắc xanh trở lại dù dòng tiền suy yếu

Thị trường chứng khoán ngày 20/11: Sắc xanh trở lại dù dòng tiền suy yếu

Sau phiên giảm sâu trước, thị trường bất ngờ đảo chiều với cây nến Doji – dấu hiệu cho thấy tâm lý lưỡng lự. Dù vậy, thanh khoản lại rơi xuống mức thấp, thể hiện sự thiếu đồng thuận.
Lucid Bots ra mắt robot rửa áp lực cao tự hành hoàn toàn đầu tiên trong ngành

Lucid Bots ra mắt robot rửa áp lực cao tự hành hoàn toàn đầu tiên trong ngành

Quên đi việc chà rửa mệt mỏi! Lucid Bots vừa giới thiệu Lavo AI, một robot mặt đất có khả năng tự mình làm sạch tới 560 mét vuông mỗi giờ. Đây là lời giải cho bài toán thiếu hụt nhân công và là bước tiến lớn trong việc tự động hóa các công việc bảo trì nặng nhọc.
Những Nhà Giáo ưu tú được công nhận chức danh Giáo sư, Phó giáo sư ngành Tự động hóa 2025

Những Nhà Giáo ưu tú được công nhận chức danh Giáo sư, Phó giáo sư ngành Tự động hóa 2025

Danh sách các Giáo sư, Phó giáo sư ngành Tự động hóa năm 2025 là những nhà khoa học với hồ sơ nghiên cứu nổi bật, nhiều công bố quốc tế và quá trình giảng dạy - quản lý giàu kinh nghiệm. Hồ sơ của các ứng viên cho thấy nỗ lực nâng tầm nghiên cứu lĩnh vực Tự động hóa trong bối cảnh các trường đại học đẩy mạnh chuẩn quốc tế.
Nhận định phiên giao dịch ngày 20/11: Canh các nhịp biến động để tìm kiếm cơ hội

Nhận định phiên giao dịch ngày 20/11: Canh các nhịp biến động để tìm kiếm cơ hội

Phiên giao dịch ngày 20/11 dự báo tiếp tục rung lắc sau phiên giảm điểm trước đó. Nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì vị thế với các cổ phiếu hồi phục tốt và tận dụng các nhịp biến động để tìm kiếm cơ hội, đồng thời thận trọng với các nhịp kéo mạnh trong phiên.
Cỗ máy in 3D "ăn" đất đá để xây nhà: Bước đột phá của Crest Robotics và EarthBuilt

Cỗ máy in 3D "ăn" đất đá để xây nhà: Bước đột phá của Crest Robotics và EarthBuilt

Hãy tưởng tượng một con robot có hình dáng giống nhện, có thể tự "nuốt" đất đá dưới chân và biến chúng thành những ngôi nhà vững chắc trong vòng một ngày. Đó không còn là chuyện viễn tưởng, Crest Robotics và EarthBuilt Technology vừa biến ý tưởng táo bạo này thành hiện thực với robot Charlotte.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/11/2025: Tuổi Hợi khá suôn sẻ, tuổi Mùi gặp khó khăn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/11/2025: Tuổi Hợi khá suôn sẻ, tuổi Mùi gặp khó khăn

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 20/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
General Motors công bố kế hoạch tích hợp Google Gemini và công nghệ lái "rảnh mắt"

General Motors công bố kế hoạch tích hợp Google Gemini và công nghệ lái "rảnh mắt"

Tương lai của xe tự hành đang đến rất gần. General Motors (GM) vừa tuyên bố sẽ ra mắt khả năng lái xe "rảnh mắt" (eyes-off) và hệ thống AI đàm thoại mới, bắt đầu từ năm 2026. Đây là bước tiến quan trọng hướng tới cái mà hãng gọi là "quyền tự chủ cá nhân".
song-gia-tri