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)

mca
Tin bài khác
“Truyện Kiều” trở lại với diện mạo mới nhân kỷ niệm 260 năm ngày sinh Nguyễn Du

“Truyện Kiều” trở lại với diện mạo mới nhân kỷ niệm 260 năm ngày sinh Nguyễn Du

Nhân kỷ niệm 260 năm ngày sinh và 205 năm ngày mất của đại thi hào Nguyễn Du, Nhà Xuất bản Kim Đồng giới thiệu ấn bản Truyện Kiều mới với hơn 40 tranh minh họa của họa sĩ Nguyễn Công Hoan. Tác phẩm mang tới một diện mạo trẻ trung nhưng thấm đẫm tinh thần cổ điển, góp phần đưa kiệt tác văn học trung đại đến gần hơn với độc giả hôm nay.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/11/2025: Tuổi Tuất thành tích tốt, tuổi Tý cần cẩn thận

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/11/2025: Tuổi Tuất thành tích tốt, tuổi Tý cần cẩn thận

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 15/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khánh thành Nhà máy điện Nhơn Trạch 3 và Nhà máy điện Nhơn Trạch 4

Khánh thành Nhà máy điện Nhơn Trạch 3 và Nhà máy điện Nhơn Trạch 4

Ngày 14/12, Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) và Tổng công ty Điện lực Dầu khí Việt Nam (PV Power) đã tổ chức Lễ khánh thành Nhà máy điện Nhơn Trạch 3 và Nhà máy điện Nhơn Trạch 4 tại Khu công nghiệp Ông Kèo, xã Đại Phước, tỉnh Đồng Nai. Đây là cụm dự án đầu tiên tại Việt Nam sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) nhập khẩu, có ý nghĩa tiên phong trong lộ trình giảm phát thải khí nhà kính và hiện thực hóa mục tiêu phát thải ròng bằng “0” (Net Zero) vào năm 2050.
[E-Magazine] 5G - Làn sóng kết nối định hình tương lai số

[E-Magazine] 5G - Làn sóng kết nối định hình tương lai số

Giữa thời đại mà từng nhịp vận hành của xã hội đều được đo bằng dữ liệu, 5G xuất hiện không chỉ như bước tiếp theo của viễn thông, mà như hạ tầng cốt lõi mở đường cho một nền kinh tế vận hành bằng tốc độ và trí tuệ. Tốc độ vượt trội, độ trễ gần bằng không và khả năng kết nối hàng tỉ thiết bị đã khiến 5G trở thành tâm điểm của kỷ nguyên số, nơi công nghệ thật sự chạm vào đời sống.
Bộ mã hóa quay siêu nhỏ Netzer VLP-13: Chuẩn mới cho cảm biến vị trí trong hệ thống chuyển động nhỏ gọn

Bộ mã hóa quay siêu nhỏ Netzer VLP-13: Chuẩn mới cho cảm biến vị trí trong hệ thống chuyển động nhỏ gọn

Electromate vừa công bố bổ sung Netzer Precision VLP-13, bộ mã hóa quay tuyệt đối siêu nhỏ, vào danh mục sản phẩm điều khiển chuyển động của mình. Đây được xem là bước tiến quan trọng trong bối cảnh nhu cầu thu nhỏ hệ thống cơ điện tử ngày càng tăng trong robot, hàng không vũ trụ, thiết bị y tế và tự động hóa công nghiệp.
Kết nối trí tuệ Việt Nam với thế giới: AI và dữ liệu quốc gia dẫn dắt hệ sinh thái startup

Kết nối trí tuệ Việt Nam với thế giới: AI và dữ liệu quốc gia dẫn dắt hệ sinh thái startup

Chiều 12/12, tại Hà Nội, Hội thảo quốc tế “Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong xây dựng Cơ sở dữ liệu khởi nghiệp quốc gia” đã diễn ra trong khuôn khổ TECHFEST 2025. Sự kiện quy tụ lãnh đạo Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN), các chuyên gia quốc tế, đại diện quỹ đầu tư, trường đại học, viện nghiên cứu cùng đông đảo cộng đồng startup Việt Nam.
Ý tưởng nuôi cấy mô dừa, tối ưu sạc EV và chuyển đổi số doanh nghiệp dẫn đầu TECHFEST 2025

Ý tưởng nuôi cấy mô dừa, tối ưu sạc EV và chuyển đổi số doanh nghiệp dẫn đầu TECHFEST 2025

Trong khuôn khổ Ngày hội Khởi nghiệp Đổi mới Sáng tạo Quốc gia - TECHFEST Việt Nam, Chung kết Cuộc thi Tìm kiếm Tài năng Khởi nghiệp Đổi mới Sáng tạo Quốc gia 2025 diễn ra tối ngày 12/12 tại Quảng trường Đông Kinh Nghĩa Thục (Hà Nội), quy tụ 10 đội xuất sắc được tuyển chọn từ hàng trăm hồ sơ trong và ngoài nước.
Tiêu chí lựa chọn tổ chức được nhận chuyển giao công nghệ phục vụ dự án đường sắt

Tiêu chí lựa chọn tổ chức được nhận chuyển giao công nghệ phục vụ dự án đường sắt

Tiêu chí lựa chọn tổ chức, doanh nghiệp Việt Nam được giao nhiệm vụ hoặc được đặt hàng nhận chuyển giao công nghệ phục vụ dự án đường sắt vừa được quy định chi tiết tại Nghị định số 319/2025/NĐ-CP của Chính phủ.
Tọa đàm mô hình tài chính P2C trong phát triển kinh tế xanh: Góc nhìn pháp lý và thực tiễn

Tọa đàm mô hình tài chính P2C trong phát triển kinh tế xanh: Góc nhìn pháp lý và thực tiễn

Sáng ngày 12/12/2025, tại Tòa nhà Cung Trí thức thành phố Hà Nội, Viện Pháp luật về Môi trường và Phát triển bền vững kết hợp cùng Tạp chí Công nghiệp nông thôn đã tổ chức Tọa đàm khoa học với chủ đề “Mô hình tài chính P2C: Khung pháp lý và thực tiễn ứng dụng trong phát triển kinh tế xanh tại Việt Nam”.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/12/2025: Tuổi Dậu tiến triển khá rõ, tuổi Tuất xảy ra tranh cãi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/12/2025: Tuổi Dậu tiến triển khá rõ, tuổi Tuất xảy ra tranh cãi

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 14/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri