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
Trung Quốc vận hành nhà máy sản xuất 10.000 robot hình người mỗi năm

Trung Quốc vận hành nhà máy sản xuất 10.000 robot hình người mỗi năm

Trung Quốc đã tiến một bước lớn hướng tới sản xuất robot hình người thương mại sau khi UBTECH bắt đầu vận hành nhà máy sản xuất robot hình người công nghiệp mới tại Lưu Châu, Quảng Tây, ngày 12/9.
Mục tiêu hình thành 500 startup từ kết quả nghiên cứu

Mục tiêu hình thành 500 startup từ kết quả nghiên cứu

Chương trình quốc gia về khởi nghiệp sáng tạo giai đoạn 2026-2035 đặt mục tiêu hình thành tối thiểu 500 doanh nghiệp khởi nghiệp dựa trên công nghệ, kết quả nghiên cứu và quyền sở hữu trí tuệ, góp phần thúc đẩy thương mại hóa các kết quả nghiên cứu.
Sinh viên chinh phục khuôn mẫu từ bản vẽ đến sản xuất

Sinh viên chinh phục khuôn mẫu từ bản vẽ đến sản xuất

Đội BKADLab của Đại học Bách khoa Hà Nội giành Quán quân hạng mục Khuôn dập, trong khi 3CSLab cũng của trường này giành Quán quân hạng mục Khuôn nhựa tại Cuộc thi Khuôn mẫu Việt Nam 2026 (Vietnam Mold Grand Prix).
Vinamilk Sure đồng hành cùng người cao tuổi chủ động sống khỏe

Vinamilk Sure đồng hành cùng người cao tuổi chủ động sống khỏe

Hơn 2.000 người cao tuổi cùng hòa mình trong màn đồng diễn tại Hà Nội, lan tỏa tinh thần “Chủ động sống khỏe - Rực rỡ tuổi hoàng kim”. Đồng hành cùng chương trình, Vinamilk và nhãn hàng Vinamilk Sure mang đến các hoạt động tư vấn sức khỏe, dinh dưỡng, tiếp tục hành trình nhiều năm cùng người cao tuổi Việt Nam sống khỏe, sống vui và tận hưởng trọn vẹn những năm tháng đáng quý của cuộc đời.
Thị trường chứng khoán ngày 18/9: Chứng khoán hưởng ứng tin nâng hạng, VN Index vẫn đảo chiều cuối phiên

Thị trường chứng khoán ngày 18/9: Chứng khoán hưởng ứng tin nâng hạng, VN Index vẫn đảo chiều cuối phiên

VN Index mở cửa đầy hưng phấn trước thông tin nâng hạng nhưng cuối phiên bất ngờ quay đầu giảm hơn 7 điểm. Thanh khoản vọt lên gần 26 nghìn tỷ đồng khi ETF cơ cấu mạnh, tạo nên một phiên giằng co dữ dội dù sắc xanh vẫn lấn át trên bảng điện.
Cen Land tiếp tục chuỗi động thái rút vốn khỏi các công ty con

Cen Land tiếp tục chuỗi động thái rút vốn khỏi các công ty con

CTCP Bất động sản Thế kỷ (Cen Land) vừa thông báo không còn sở hữu tại Công ty TNHH Quản lý đối tác Liên Kết Cen, qua đó chính thức chấm dứt quyền kiểm soát đối với hệ sinh thái gồm 17 doanh nghiệp gián tiếp.
UniHackfest 2026: Từ trải nghiệm thực chiến đến những sản phẩm công nghệ có giá trị

UniHackfest 2026: Từ trải nghiệm thực chiến đến những sản phẩm công nghệ có giá trị

Không chỉ tạo ra một sân chơi công nghệ, UniHackfest 2026 hướng sinh viên đến quá trình phát triển sản phẩm trong điều kiện gần với thực tế doanh nghiệp, từ xác định vấn đề, nghiên cứu người dùng, xây dựng nguyên mẫu đến tiếp nhận phản hồi và tìm kiếm cơ hội đưa sản phẩm ra thị trường.
Mở khóa dữ liệu, thúc đẩy tăng trưởng: TP. Hồ Chí Minh trước cơ hội từ AI và DeepTech

Mở khóa dữ liệu, thúc đẩy tăng trưởng: TP. Hồ Chí Minh trước cơ hội từ AI và DeepTech

Từ tài chính, logistics đến sản xuất công nghệ cao, những nội dung được đặt ra tại Tech4Life 2026 cho thấy AI, dữ liệu và tự động hóa đang bước sang một giai đoạn mới: không còn chỉ là công cụ số hóa quy trình, mà trở thành hạ tầng để tái cấu trúc phương thức vận hành, phân bổ nguồn lực và tạo ra năng lực tăng trưởng mới.
Gắn đào tạo với thực tiễn để rút ngắn khoảng cách nhân lực kỹ thuật

Gắn đào tạo với thực tiễn để rút ngắn khoảng cách nhân lực kỹ thuật

Từ việc mỗi năm tiếp nhận 80-100 sinh viên thực tập và ưu tiên tuyển dụng những sinh viên có kết quả tốt, Công ty Cổ phần Cơ khí và Tự động hóa Thái Bình Dương cho thấy thực tập không chỉ là một khâu trong quá trình đào tạo mà đang trở thành cầu nối trực tiếp giữa nhà trường và doanh nghiệp.
Trợ lý AI biên cho phép người dùng điều khiển thiết bị bằng lệnh thoại

Trợ lý AI biên cho phép người dùng điều khiển thiết bị bằng lệnh thoại

Công ty tư vấn phát triển sản phẩm và sản xuất của Anh 42 Technology (42T) đang phát triển một tác nhân AI biên (Edge AI) giúp kỹ sư và kỹ thuật viên tương tác với thiết bị công nghiệp bằng ngôn ngữ tự nhiên. Thay vì phải ghi nhớ các câu lệnh chuyên biệt, tìm kiếm tài liệu hoặc thao tác qua nhiều giao diện, người dùng có thể nói hoặc nhập câu hỏi để điều khiển máy móc và nhận hỗ trợ khắc phục sự cố.