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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/4/2026: Tuổi Tỵ vướng phải mâu thuẫn, tuổi Mùi nhiều cơ hội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/4/2026: Tuổi Tỵ vướng phải mâu thuẫn, tuổi Mùi nhiều cơ hội

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 20/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ điều khiển LQG mờ với bộ quan sát khuếch đại cao để điều khiển bền vững hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy

Bộ điều khiển LQG mờ với bộ quan sát khuếch đại cao để điều khiển bền vững hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy

Bài báo nghiên cứu bài toán ổn định hóa hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy, một hệ phi tuyến mạnh và không ổn định điển hình.
Giải thưởng Hóa học xanh Lê Văn Thới thúc đẩy phát triển nông nghiệp hữu cơ

Giải thưởng Hóa học xanh Lê Văn Thới thúc đẩy phát triển nông nghiệp hữu cơ

Sáng ngày 18/3/2026, Hội Hóa học thành phố Hồ Chí Minh đã tiến hành tổ chức Lễ tổng kết và trao giải thưởng Lê Văn Thới về Hóa học Xanh lần 2 năm 2025 và phát động cuộc thi Hóa học Xanh lần 3 năm 2026.
Thiết kế ổ trục từ thụ động hướng trục mới cho động cơ tự đỡ

Thiết kế ổ trục từ thụ động hướng trục mới cho động cơ tự đỡ

Bài báo này giới thiệu một thiết kế ổ trục từ thụ động hướng trục (APMB) mới được thiết kế riêng cho động cơ tự đỡ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/4/2026: Tuổi Dậu làm ăn có lộc, tuổi Sửu dễ có trục trặc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/4/2026: Tuổi Dậu làm ăn có lộc, tuổi Sửu dễ có trục trặc

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 19/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Airtech Thế Long kỳ vọng VAA kết nối mở thị trường xuất khẩu sản phẩm công nghệ Việt ra các nước

Airtech Thế Long kỳ vọng VAA kết nối mở thị trường xuất khẩu sản phẩm công nghệ Việt ra các nước

Tiếp nối sự thành công trong vai trò kết nối các doanh nghiệp cốt lõi lĩnh vực tự động hóa, trong khuôn khổ phát triển Hệ sinh thái doanh nghiệp VAA, ngày 17/4, các lãnh đạo Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) đã có buổi thăm và làm việc với Công ty Cổ phần Airtech Thế Long (Airtech Thế Long) - đơn vị cung cấp giải pháp phòng sạch, phòng thí nghiệm uy tín ở Việt Nam.
InterPetFest 2026: Cú hích cho ngành công nghiệp thú cưng Việt Nam

InterPetFest 2026: Cú hích cho ngành công nghiệp thú cưng Việt Nam

Trong bối cảnh thị trường thú cưng tại Việt Nam tăng trưởng nhanh những năm gần đây, sự xuất hiện của InterPetFest 2026 được xem là một dấu mốc quan trọng, tạo thêm động lực phát triển cho toàn ngành. Không chỉ đơn thuần là một triển lãm thương mại, sự kiện đang dần định vị vai trò là cầu nối giữa doanh nghiệp, chuyên gia và cộng đồng người nuôi thú cưng trong nước và quốc tế.
Beautycare Expo Hà Nội 2026: Không khí sôi động, quy tụ hàng trăm thương hiệu làm đẹp

Beautycare Expo Hà Nội 2026: Không khí sôi động, quy tụ hàng trăm thương hiệu làm đẹp

Diễn ra từ ngày 16-18/4 tại Hà Nội, Beautycare Expo Hà Nội 2026 thu hút đông đảo doanh nghiệp, chuyên gia và tín đồ làm đẹp ngay từ những giờ đầu khai mạc. Không chỉ là không gian trưng bày, sự kiện còn trở thành điểm hẹn kết nối, cập nhật xu hướng và thúc đẩy hợp tác trong ngành công nghiệp làm đẹp.
Khoảng cách số của người khuyết tật: Không chỉ là câu chuyện thiết bị

Khoảng cách số của người khuyết tật: Không chỉ là câu chuyện thiết bị

Nhân Ngày Người khuyết tật Việt Nam lần thứ 28 (18/4/1998 - 18/4/2026), Viện Nghiên cứu Quản lý phát triển bền vững (MSD) phối hợp với Đối tác “Không để ai bị bỏ lại phía sau” (LNOB) Việt Nam công bố báo cáo “Khảo sát năng lực kỹ thuật số của người khuyết tật tại Việt Nam”.
Công nghệ mới thu hẹp khoảng cách giữa AGV và AMR trong nhà máy thông minh

Công nghệ mới thu hẹp khoảng cách giữa AGV và AMR trong nhà máy thông minh

Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, sự khác biệt giữa xe tự hành dẫn hướng (AGV) và robot di động tự hành (AMR) luôn đặt ra bài toán cân bằng giữa tính ổn định và linh hoạt. Mới đây, BlueBotics - công ty chuyên về điều hướng tự động tại Thụy Sĩ đã giới thiệu công nghệ SmartPass, được kỳ vọng sẽ xóa nhòa ranh giới này bằng cách kết hợp ưu điểm của cả hai hệ thống.
song-gia-tri