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)

vaa
Tin bài khác
Kết luận của Tổng Bí thư Tô Lâm tại Hội nghị tổng kết năm 2025 về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Kết luận của Tổng Bí thư Tô Lâm tại Hội nghị tổng kết năm 2025 về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Ngày 29/12/2025, Ban Chỉ đạo Trung ương về phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đã ban hành Thông báo số 17-TB/CQTTBCĐ, nêu rõ Kết luận của Tổng Bí thư Tô Lâm tại Hội nghị tổng kết công tác năm 2025, đồng thời định hướng các nhiệm vụ, giải pháp trọng tâm cho năm 2026.
Bộ Khoa học và Công nghệ ghi nhận kết quả triển khai 5G quy mô lớn của Viettel

Bộ Khoa học và Công nghệ ghi nhận kết quả triển khai 5G quy mô lớn của Viettel

Trong chưa đầy 10 tháng, Viettel đã triển khai hơn 20.700 trạm vô tuyến 5G trên toàn quốc, trong đó có hơn 2.000 trạm “Make in Vietnam”, hoàn thành các chỉ tiêu được giao sớm gần ba tuần và được Bộ Khoa học và Công nghệ ghi nhận kết quả.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/12/2025: Tuổi Thân khó tránh rắc rối, tuổi Sửu năng lượng tràn đầy

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/12/2025: Tuổi Thân khó tránh rắc rối, tuổi Sửu năng lượng tràn đầy

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 31/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Ấn bản đặc biệt “Kim Vân Kiều”: Hội tụ ba di sản lớn của văn hóa Việt

Ấn bản đặc biệt “Kim Vân Kiều”: Hội tụ ba di sản lớn của văn hóa Việt

Nhân kỷ niệm 260 năm ngày sinh Đại thi hào Nguyễn Du, Danh nhân văn hóa thế giới, Nhã Nam ra mắt ấn bản đặc biệt Kim Vân Kiều, lần đầu công bố bộ tranh Kiều chưa từng xuất bản của danh họa Nguyễn Tư Nghiêm, đánh dấu sự hội tụ hiếm có của di sản văn chương, quốc ngữ và hội họa Việt Nam.
Thị trường chứng khoán ngày 30/12: Bluechip dẫn dắt, VN-Index tăng hơn 12 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 30/12: Bluechip dẫn dắt, VN-Index tăng hơn 12 điểm

Phiên giao dịch ngày 30/12 khép lại với sắc xanh chiếm ưu thế trên thị trường chứng khoán Việt Nam, khi nhóm cổ phiếu bluechip tiếp tục đóng vai trò dẫn dắt, giúp VN-Index duy trì đà tăng tích cực. Đáng chú ý, cổ phiếu DGC có phiên hồi phục mạnh sau giai đoạn điều chỉnh kéo dài gần hai tuần.
Nhận định phiên giao dịch ngày 30/12: Ưu tiên mở vị thế ở những mã đang có lợi nhuận

Nhận định phiên giao dịch ngày 30/12: Ưu tiên mở vị thế ở những mã đang có lợi nhuận

Phiên giao dịch ngày 30/12 được dự báo diễn biến thận trọng khi đà phục hồi chưa đi kèm thanh khoản mạnh. Nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ và mở vị thế ở những cổ phiếu đang có lợi nhuận, thuộc các nhóm ngành hút dòng tiền.
“Cơ bắp và khớp” của robot hình người: Công nghệ nền tảng của chuyển động linh hoạt

“Cơ bắp và khớp” của robot hình người: Công nghệ nền tảng của chuyển động linh hoạt

Khi robot hình người ngày càng tiến gần hơn đến chuyển động tự nhiên của con người, một thành phần kỹ thuật đang âm thầm giữ vai trò then chốt: mô-đun khớp hài hòa. Dù còn xa lạ với nhiều người, đây chính là “cơ bắp và khớp” giúp robot có thể đi, đứng, giữ thăng bằng và thao tác tinh vi trong không gian thực.
Sony Music Entertainment chính thức tham gia vào công nghiệp văn hóa Việt Nam

Sony Music Entertainment chính thức tham gia vào công nghiệp văn hóa Việt Nam

Theo thông tin từ YeaH1, Sony Music Entertainment đã chính thức tham gia vào ngành công nghiệp văn hóa Việt Nam thông qua khoản đầu tư chiến lược vào hệ sinh thái YeaH1.
Thành công của Đại hội Đại biểu toàn quốc VAA lần thứ VI qua những hình ảnh nổi bật

Thành công của Đại hội Đại biểu toàn quốc VAA lần thứ VI qua những hình ảnh nổi bật

Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) vừa tổ chức thành công Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ VI, nhiệm kỳ 2025-2030. Đại hội đã bầu ra Ban Chấp hành nhiệm kỳ mới, trong đó, TS. Nguyễn Quân tái đắc cử vai trò Chủ tịch Hội. Phóng viên Tạp chí Tự động hóa Ngày nay đã ghi lại những hình ảnh đẹp, nổi bật tại Đại hội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/12/2025: Tuổi Mão tin vui tài lộc, tuổi Tuất vận đào hoa xấu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/12/2025: Tuổi Mão tin vui tài lộc, tuổi Tuất vận đào hoa xấu

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 30/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri