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
Lần đầu tiên trường Đại học Công nghệ Thông tin có ngành lấy điểm chuẩn 30/30

Lần đầu tiên trường Đại học Công nghệ Thông tin có ngành lấy điểm chuẩn 30/30

Chiều 9/8, trường Đại học Công nghệ Thông tin (UIT), Đại học Quốc gia TP HCM, công bố điểm chuẩn năm 2026.
Giải mã xe điện Honda UC3: Động lực công nghệ nào để cạnh tranh VinFast

Giải mã xe điện Honda UC3: Động lực công nghệ nào để cạnh tranh VinFast

Việc nội địa hóa dây chuyền sản xuất xe điện UC3 đánh dấu bước ngoặt của Honda trên đường đua phương tiện không phát thải tại Việt Nam. Song, trước áp lực tối ưu nền tảng công nghệ và hạ tầng năng lượng liên tục từ các đối thủ, bước đi chiến lược này liệu có đủ sức tạo nên cuộc lật đổ về mặt thị phần?
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/8/2026: Tuổi Tỵ đón cơ hội tài lộc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/8/2026: Tuổi Tỵ đón cơ hội tài lộc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

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 10/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Trường Đại học Bách khoa TP HCM: ngành mới Kỹ thuật bán dẫn lấy điểm chuẩn cao nhất

Trường Đại học Bách khoa TP HCM: ngành mới Kỹ thuật bán dẫn lấy điểm chuẩn cao nhất

Trưa 9/8, trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP HCM, công bố điểm chuẩn năm 2026. Đây là điểm xét tuyển theo phương thức tổng hợp, bao gồm điểm cộng, ưu tiên nếu có.
Điểm chuẩn Bách khoa Hà Nội 2026: Ngành Tự động hóa tăng 0.5 điểm

Điểm chuẩn Bách khoa Hà Nội 2026: Ngành Tự động hóa tăng 0.5 điểm

Đại học Bách khoa Hà Nội, trường đại học kỹ thuật hàng đầu cả nước đã công bố điểm chuẩn năm 2026.
Học viện Ngân hàng và Học viện Hậu cần công bố điểm chuẩn 2026

Học viện Ngân hàng và Học viện Hậu cần công bố điểm chuẩn 2026

Nhiều trường đại học công bố điểm chuẩn từ 10h-11h ngày 9/8, ngay sau khi kết thúc 6 vòng lọc ảo của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
Họp báo công bố và chính thức mở màn Vòng sơ khảo Miss Galaxy Việt Nam 2026: Đỉnh cao nhan sắc trong kỷ nguyên số

Họp báo công bố và chính thức mở màn Vòng sơ khảo Miss Galaxy Việt Nam 2026: Đỉnh cao nhan sắc trong kỷ nguyên số

Buổi họp báo công bố và mở màn Vòng sơ khảo cuộc thi Miss Galaxy Việt Nam 2026 đã diễn ra thành công rực rỡ. Sự kiện đánh dấu sự khởi đầu của một đấu trường nhan sắc quy mô, khác biệt và tiên phong – nơi tôn vinh vẻ đẹp thời đại mới kết hợp giữa Tri thức, Bản lĩnh, Văn hóa và Công nghệ số
Low-Code trong sản xuất: Trao quyền cho kỹ sư hay tạo ra "quả bom nợ kỹ thuật" tiếp theo?

Low-Code trong sản xuất: Trao quyền cho kỹ sư hay tạo ra "quả bom nợ kỹ thuật" tiếp theo?

Các nền tảng phát triển ứng dụng low-code/no-code đang tạo ra làn sóng mới trong ngành sản xuất khi cho phép kỹ sư hiện trường, chuyên gia quy trình hay quản đốc dây chuyền tự xây dựng các ứng dụng phục vụ vận hành mà không cần phụ thuộc hoàn toàn vào bộ phận CNTT. Từ bảng điều khiển OEE, ứng dụng hướng dẫn công việc đến hệ thống theo dõi sản xuất theo thời gian thực, thời gian phát triển đã được rút ngắn từ nhiều tháng xuống chỉ còn vài ngày hoặc thậm chí vài giờ.
SUN GROUP và mô hình kiến tạo "điểm đến"

SUN GROUP và mô hình kiến tạo "điểm đến"

Một vùng đất có thể mang trong mình núi cao, biển rộng và những lớp trầm tích văn hóa lâu đời, nhưng vẫn chỉ là tiềm năng nếu con đường đến đó khó khăn, trải nghiệm nghèo nàn và chưa tạo được lý do đủ hấp dẫn để người ta đặt vé lên đường. Nếu bạn không chỉ là một du khách mà còn là một nhà quan sát, hành trình của Sun Group những năm qua gợi ra một câu hỏi lớn hơn những công trình - doanh nghiệp có thể tham gia kiến tạo vận mệnh kinh tế của một “điểm đến” tới mức độ nào?
BSR xuất bán lô Diesel sinh học B5 đầu tiên sau thử nghiệm B100

BSR xuất bán lô Diesel sinh học B5 đầu tiên sau thử nghiệm B100

Sau quá trình nghiên cứu, thử nghiệm với nhiên liệu sinh học B100, Tổng công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR) đã phối trộn thành công Diesel sinh học B5 và B10, đồng thời xuất bán gần 45 m³ sản phẩm B5 cho hai khách hàng, đánh dấu bước tiến mới trong quá trình phát triển và thương mại hóa nhiên liệu xanh.
song-gia-tri