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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/9/2026: Tuổi Tuất vận trình hanh thông, tuổi Ngọ nên thận trọng tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/9/2026: Tuổi Tuất vận trình hanh thông, tuổi Ngọ nên thận trọng tài chính

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 22/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Việt - Trung xây dựng Phòng thí nghiệm Liên hợp ứng dụng trí tuệ nhân tạo

Việt - Trung xây dựng Phòng thí nghiệm Liên hợp ứng dụng trí tuệ nhân tạo

Phòng thí nghiệm Liên hợp ứng dụng trí tuệ nhân tạo Việt - Trung được kỳ vọng trở thành đầu mối kết nối nghiên cứu, phát triển công nghệ AI với các kịch bản ứng dụng thực tế tại Việt Nam và thị trường ASEAN.
Đi xa 1.000 km sau một lần sạc: Geely chốt lịch ra mắt pin thể rắn

Đi xa 1.000 km sau một lần sạc: Geely chốt lịch ra mắt pin thể rắn

Geely bứt phá với công nghệ pin thể rắn 500 Wh/kg, nâng tầm hoạt động xe điện lên 1.000 km, sẵn sàng thương mại hóa toàn diện từ năm 2027.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/9: Hạn chế mua tăng thêm khi thị trường khởi sắc

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/9: Hạn chế mua tăng thêm khi thị trường khởi sắc

Sau phiên giảm điểm cuối tuần trước, thị trường chứng khoán được dự báo vẫn duy trì xu hướng phục hồi, song nhà đầu tư nên thận trọng và hạn chế mua tăng thêm tỷ trọng khi thị trường khởi sắc.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/9/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/9/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên tránh nóng vội

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 21/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Contech Vietnam 2026 khai mở không gian giao thương cho ngành xây dựng, mỏ và giao thông

Contech Vietnam 2026 khai mở không gian giao thương cho ngành xây dựng, mỏ và giao thông

Không chỉ là nơi trưng bày máy móc và công nghệ, Contech Vietnam 2026 hướng tới trở thành cầu nối giữa doanh nghiệp Việt Nam với các đối tác quốc tế trong lĩnh vực xây dựng, khai thác mỏ và giao thông, trong bối cảnh nhu cầu về công nghệ mới và thiết bị hiện đại ngày càng tăng.
Nghiên cứu khả năng của công nghệ 7D

Nghiên cứu khả năng của công nghệ 7D

Bài báo xem xét các cách tiếp cận mới về mô hình hóa đa chiều và công nghệ 7D trong các công trình nghiên cứu của các Nhà Khoa học Liên bang Nga. Các khái niệm về bản sao kỹ thuật số; mô hình hóa thông tin; và phân tích dữ liệu đa chiều, được phân tích trong bài báo. Dự trên việc xem xét các cách tiếp cận hiện có, một mô hình tích hợp về công nghệ 7D được các tác giả đề xuất với sự thống nhất các khía cạnh: kỹ thuật; quản lý; và dự đoán kinh tế, của mô hình đa chiều.
Xét tuyển đại học: Dự kiến bỏ điểm cộng IELTS và giải học sinh giỏi

Xét tuyển đại học: Dự kiến bỏ điểm cộng IELTS và giải học sinh giỏi

Từ năm 2027, thí sinh dự kiến không còn được cộng điểm khi xét tuyển đại học nhờ chứng chỉ IELTS, chứng chỉ quốc tế hoặc thành tích học sinh giỏi.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: VPBank nộp hơn 31.000 tỷ đồng vào ngân sách; VPBank tăng mạnh lãi suất huy động; SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao...
Kỳ 8: Đô thị xanh không chỉ có xe điện

Kỳ 8: Đô thị xanh không chỉ có xe điện

Một thành phố không trở nên xanh chỉ vì có nhiều xe điện hơn. Nếu mọi người vẫn đi một mình trên những phương tiện riêng, vẫn tắc nghẽn ở ngã tư, vẫn chiếm dụng vỉa hè, vẫn thiếu vận tải công cộng đủ tốt, thì động cơ sạch hơn chỉ giải quyết được một phần. Đô thị xanh cần một văn hóa di chuyển mới, nơi xe buýt điện, taxi điện, metro, đi bộ và dữ liệu cùng tổ chức lại nhịp sống.