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)

ar
Tin bài khác
‘3 Nhà’ chung tay xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực vật liệu

‘3 Nhà’ chung tay xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực vật liệu

Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội vừa tổ chức thành công Hội thảo “Nhà nước - Doanh nghiệp - Nhà trường chung tay đổi mới sáng tạo” nhằm tăng cường mối quan hệ hợp tác giữa “3 Nhà”. Hội thảo là sự kiện có ý nghĩa đặc biệt nhân dịp kỷ niệm 3 năm thành lập Trường Vật liệu, hướng tới Kỷ niệm 70 năm thành lập Đại học Bách khoa Hà Nội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2026: Tuổi Tý tình cảm không tốt, tuổi Ngọ công việc may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2026: Tuổi Tý tình cảm không tốt, tuổi Ngọ công việc may mắn

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 29/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Petrovietnam đặt trọng tâm 3 trụ cột chiến lược cho tăng trưởng hai con số

Petrovietnam đặt trọng tâm 3 trụ cột chiến lược cho tăng trưởng hai con số

Tại Hội nghị “Doanh nghiệp góp phần vào tăng trưởng hai con số và Thủ tướng Chính phủ tri ân doanh nghiệp” diễn ra ngày 27/3, đại diện Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) khẳng định quyết tâm đóng góp mạnh mẽ vào mục tiêu tăng trưởng hai con số của nền kinh tế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/3/2026: Tuổi Tỵ tình cảm hòa thuận, tuổi Thìn cẩn thận lừa gạt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/3/2026: Tuổi Tỵ tình cảm hòa thuận, tuổi Thìn cẩn thận lừa gạt

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 28/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Chứng khoán LPBank đề xuất vay hàng nghìn tỷ đồng từ cổ đông chiến lược

Chứng khoán LPBank đề xuất vay hàng nghìn tỷ đồng từ cổ đông chiến lược

Tính đến cuối năm 2025, nợ vay tại CTCP Chứng khoán LPBank (LPBS) ghi nhận hơn 13.000 tỷ đồng (toàn bộ là nợ vay ngắn hạn), cao gấp 24 lần so với con số 551 tỷ đồng hồi đầu năm.
Kiến trúc dữ liệu an toàn cho máy sản xuất giấy

Kiến trúc dữ liệu an toàn cho máy sản xuất giấy

Trong ngành công nghiệp giấy, các dây chuyền sản xuất hiện đại liên tục tạo ra khối lượng lớn dữ liệu từ hệ thống kiểm soát chất lượng (QCS) và hệ thống điều khiển phân tán (DCS). Tuy nhiên, nghịch lý là dù dữ liệu dồi dào, nhiều nhà máy vẫn mất hàng giờ để truy vết nguyên nhân sự cố, xử lý biến động chất lượng hoặc tối ưu quá trình chuyển cấp. Vấn đề cốt lõi không nằm ở việc thiếu dữ liệu, mà ở cách tổ chức, ngữ cảnh hóa và chuyển hóa dữ liệu thành hành động có thể lặp lại.
Thị trường chứng khoán ngày 27/3: Cổ phiếu bất động sản “nổi sóng”, VN Index bứt tốc

Thị trường chứng khoán ngày 27/3: Cổ phiếu bất động sản “nổi sóng”, VN Index bứt tốc

Từ trạng thái giằng co đầu phiên, thị trường bất ngờ tăng tốc mạnh khi lực cầu chủ động nhập cuộc, đặc biệt ở nhóm bất động sản với hàng loạt mã tăng trần. Sắc xanh lan rộng khắp bảng điện, tiếp tục giúp VN Index có phiên hồi phục ấn tượng và củng cố lại vùng cân bằng trung hạn.
Tăng cường sự lãnh đạo của Đảng đối với hoạt động xuất bản trong tình hình mới

Tăng cường sự lãnh đạo của Đảng đối với hoạt động xuất bản trong tình hình mới

Thay mặt Ban Bí thư, Ủy viên Bộ Chính trị, Thường trực Ban Bí thư Trần Cẩm Tú đã ký ban hành Chỉ thị số 04-CT/TW về tăng cường sự lãnh đạo của Đảng đối với hoạt động xuất bản trong tình hình mới.
Doanh nghiệp là trung tâm, chủ thể trong thực hiện mục tiêu tăng trưởng hai con số

Doanh nghiệp là trung tâm, chủ thể trong thực hiện mục tiêu tăng trưởng hai con số

Tại Hội nghị “Doanh nghiệp góp phần vào tăng trưởng hai con số và Thủ tướng Chính phủ tri ân doanh nghiệp”, Thủ tướng Phạm Minh Chính nhấn mạnh, mục tiêu tăng trưởng từ 10% trở lên trong giai đoạn 2026-2030 chỉ có thể đạt được khi khu vực doanh nghiệp phát huy vai trò trung tâm, chủ động đổi mới mô hình phát triển dựa trên khoa học - công nghệ, chuyển đổi số và chuyển đổi xanh.
Khởi động “Tắt đèn Bật ý tưởng 2026”, thúc đẩy giao thông xanh từ người trẻ

Khởi động “Tắt đèn Bật ý tưởng 2026”, thúc đẩy giao thông xanh từ người trẻ

Dự án “Tắt đèn Bật ý tưởng 2026” khởi động với thông điệp “Lên đường không lên khói”, hướng tới thay đổi thói quen di chuyển của người trẻ, thúc đẩy giao thông bền vững tại Hà Nội.
song-gia-tri