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
5 loại công nghệ định hình thế giới 2025

5 loại công nghệ định hình thế giới 2025

Khép lại năm 2025, khi thế giới bước qua một chu kỳ biến động sâu sắc về kinh tế, địa chính trị và khí hậu, công nghệ không còn đứng ở vai trò hỗ trợ, mà đã trở thành lực dẫn đường cho tăng trưởng, ổn định và tái cấu trúc xã hội. Từ góc nhìn kỹ trị và quản trị, tòa soạn Tự động hóa Ngày nay lựa chọn 5 công nghệ tiêu biểu nhất năm qua, những công nghệ đã bước ra khỏi phòng thí nghiệm, đi vào đời sống, tạo ra giá trị thực, bền và rộng cho nhân loại.
Bộ KH&CN đặt mục tiêu 89.000 doanh nghiệp công nghệ số vào năm 2026

Bộ KH&CN đặt mục tiêu 89.000 doanh nghiệp công nghệ số vào năm 2026

Chiều 31/12, tại Hà Nội, Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) tổ chức họp báo cung cấp thông tin tới các cơ quan báo chí về kết quả hoạt động năm 2025 của ngành KH&CN và một số nhiệm vụ trọng tâm năm 2026.
Bà Lâm Thị Phương Thanh làm Thứ trưởng Thường trực Bộ VHTT&DL

Bà Lâm Thị Phương Thanh làm Thứ trưởng Thường trực Bộ VHTT&DL

Thủ tướng Chính phủ có các Quyết định về việc tiếp nhận, bổ nhiệm Thứ trưởng Thường trực Bộ VHTT&DL; phê chuẩn kết quả bầu chức vụ Phó Chủ tịch UBND tỉnh Điện Biên.
Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh có tân Phó giám đốc

Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh có tân Phó giám đốc

Thứ trưởng Thường trực Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch Lê Hải Bình giữ chức Phó Giám đốc Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh, theo quyết định của Bộ Chính trị.
Đại học Bách khoa Hà Nội có thêm 3 Giáo sư và 27 Phó giáo sư

Đại học Bách khoa Hà Nội có thêm 3 Giáo sư và 27 Phó giáo sư

Đại học Bách khoa Hà Nội vừa trao các Quyết định bổ nhiệm Giáo sư, Phó giáo sư năm 2025 cho 30 nhà khoa học của Nhà trường, trong đó có 3 tân Giáo sư: GS. Phạm Văn Sáng (ngành Động lực), GS. Huỳnh Thị Thanh Bình (ngành Công nghệ thông tin) và GS. Nghiêm Trung Dũng (ngành Hóa học).
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/1/2026: Tuổi Ngọ vận trình giảm sút, tuổi Hợi thuận lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/1/2026: Tuổi Ngọ vận trình giảm sút, tuổi Hợi thuận lợi

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 1/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
VN-Index kết thúc năm 2025 tại 1.784 điểm, tăng mạnh nhất 8 năm

VN-Index kết thúc năm 2025 tại 1.784 điểm, tăng mạnh nhất 8 năm

Thị trường chứng khoán Việt Nam kết thúc năm 2025 bằng phiên tăng điểm thứ ba liên tiếp, đưa VN-Index chốt phiên cuối năm tại 1.784 điểm. Với mức tăng hơn 40% trong cả năm, đây được xem là giai đoạn tăng trưởng tích cực nhất của thị trường kể từ năm 2017.
Trình diễn công nghệ

Trình diễn công nghệ 'xem được, chạm được, kiểm chứng được' tại Make in Vietnam 2025

Trong khuôn khổ Diễn đàn Make in Vietnam 2025 do Bộ KH&CN tổ chức chiều 30/12 tại Trung tâm Hội nghị VinPalace Cổ Loa (xã Đông Anh, TP. Hà Nội) đã diễn ra hoạt động trình diễn công nghệ theo các kịch bản thực tế.
Doanh nghiệp công nghệ Việt sáng tạo và làm chủ công nghệ lõi, khẳng định vị thế trên trường quốc tế

Doanh nghiệp công nghệ Việt sáng tạo và làm chủ công nghệ lõi, khẳng định vị thế trên trường quốc tế

Chiều 30/12, Diễn đàn quốc gia về phát triển doanh nghiệp công nghệ số Việt Nam 2025 (Make in Vietnam 2025) do Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) tổ chức, đã diễn ra thành công.
Nhận định phiên giao dịch ngày 31/12: Duy trì tỷ trọng đối với những mã đang khả dụng

Nhận định phiên giao dịch ngày 31/12: Duy trì tỷ trọng đối với những mã đang khả dụng

Phiên giao dịch ngày 30/12 khép lại với diễn biến tích cực khi VN-Index duy trì đà tăng và dòng tiền có dấu hiệu lan tỏa, cho thấy tâm lý nhà đầu tư dần ổn định. Trong bối cảnh thị trường bước vào giai đoạn giằng co, tích lũy, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư duy trì tỷ trọng hợp lý ở những mã đang trong xu hướng hồi phục và thu hút dòng tiền.
song-gia-tri