Sản xuất nhiên liệu hydro giá rẻ cho các thiết bị điện phân PEM thương mại

Công nghiệp năng lượng
01/05/2025 06:06
Nghiên cứu này đề xuất một hướng sản xuất tái tạo bề mặt nhằm chế tạo catot, không phải kim loại quý, bảo vệ kim loại bền bỉ và tiết kiệm chi phí cho các thiết bị điện phân PEM thương mại.
aa
Máy tạo hydro lớn nhất Tây Ban Nha có thể hoạt động bằng năng lượng tái tạo Xe lửa thế hệ mới: Kết hợp hydrogen và pin để vận hành không khí thải Đan Mạch hướng tới mục tiêu “mọi ổ cắm phải xanh”

Các nhà khoa học từ Đại học Tohoku đã chứng minh rằng, một chiến lược tái tạo bề mặt có thể cho phép sản xuất nhiên liệu hydro giá cả phải chăng. Nhiên liệu hydro được tạo ra bằng cách sử dụng phản ứng tiến hóa hydro (HER). Tuy nhiên, việc mở rộng quy trình từ phòng thí nghiệm thành sản xuất thương mại quy mô lớn là một thách thức.

Họ tuyên bố, điều này có thể mở đường cho thiết kế hợp lý của các catot không phải kim loại quý hoàn toàn mới, hiệu suất cao cho ứng dụng PEM thương mại, thu hẹp khoảng cách từ phòng thí nghiệm đến nhà máy.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh, chúng có thể duy trì hiệu suất trong hơn 300 giờ và được tính toán là có chi phí rất gần với mục tiêu sản xuất H2 năm 2026 của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (2,00 đô la cho mỗi kgH2-1).

Được công bố trên Advanced Energy Materials, nghiên cứu cho thấy, việc tạo ra hydro thông qua bộ điện phân màng trao đổi proton (PEM) thể hiện đỉnh cao của các nghiên cứu cơ bản và thực tế về công nghệ chuyển điện thành nhiên liệu hydro. Tuy nhiên, trong điều kiện làm việc khắc nghiệt, đặc biệt là giao diện chất điện phân, chất xúc tác có tính axit khử mạnh, sẽ khiến catot không phù hợp với bộ điện phân PEM.

Sản xuất nhiên liệu hydro giá rẻ, mở rộng quy mô với chiến lược tái tạo bề mặt
Các nhà nghiên cứu tiếp cận để cải thiện HER (Ảnh minh họa - Interesting Engineering)

Cải thiện hiệu suất phản ứng giải phóng hydro

Góc độ nghiên cứu tiếp cận để cải thiện HER, vốn có xu hướng kém hiệu quả và chậm vì bản chất là photphua kim loại chuyển tiếp (TMP). Chất xúc tác cải thiện hiệu quả của HER là một kim loại thường, nhưng có độ bền và tiết kiệm chi phí. Các nhà nghiên cứu nhận ra, có một khoảng cách kiến ​​thức về các kim loại không quý cần được lấp đầy, thay vì thói quen sử dụng kim loại quý thông thường.

“Trong một ứng dụng mở rộng của CoP biến đổi F (CoPF), catot được phát huy hiệu quả từ thiết lập ba điện cực, ở quy mô phòng thí nghiệm nhỏ 0,2 cm2 đến một máy điện phân PEM thương mại 38 cm2. Phổ hấp thụ tia X operando (XAS) và kết quả Raman xác nhận rằng, biến đổi F có thể thúc đẩy sự phá vỡ các liên kết CoP, được tái tạo thành Co kim loại vô định hình như các vị trí hoạt động HER thực sự”, một người trong nhóm nghiên cứu cho biết.

Bên cạnh đó, các tính toán của lý thuyết hàm mật độ (DFT) cho thấy, sự hiện diện của F trong mạng CoP1-x sẽ dẫn đến sự hình thành dễ dàng hơn của chỗ trống P trong điều kiện HER. Các nhà khoa học nhấn mạnh, họ đã chuẩn bị CoP đã sửa đổi F và kiểm tra các khía cạnh như tái tạo bề mặt và các vị trí hoạt động thực sự của nó bằng cách sử dụng phép đo phổ hấp thụ tia X operando (XAS) và phép đo Raman. Về cơ bản, việc thêm F vào mạng CoP1-x cho phép các vị trí chỗ trống P hình thành trên bề mặt, dẫn đến nhiều vị trí hoạt động hơn có thể tăng tốc HER.

Máy điện phân PEM quy mô thương mại

Ông Heng Liu từ Viện nghiên cứu vật liệu tiên tiến cho biết, loại Co tái tạo này có hoạt tính cao, hoạt động trong điều kiện axit và có thể duy trì khoảng 76W.

“Chúng tôi đang tiến gần đến một phương pháp sản xuất nhiên liệu giá thành rẻ. Chi phí tính toán khi sử dụng phương pháp này là 2,17 đô la cho mỗi kgH2-1, chỉ cao hơn 17 xu so với mục tiêu sản xuất hiện tại được đặt ra cho năm 2026”, ông Liu cho biết thêm.

Khi catot CoP biến đổi F trải qua quá trình tái tạo bề mặt, hoạt động của nó đã được cải thiện. Thí nghiệm mở rộng phát hiện sang các máy điện phân PEM quy mô thương mại. Đây là những tiến bộ đáng kể trong nghiên cứu chất xúc tác HER, có thể là cơ sở cho thiết kế hợp lý của các catot khác không phải kim loại quý.

“Chúng tôi luôn nghĩ về mục tiêu cuối cùng, đó là đưa nghiên cứu vào cuộc sống hàng ngày. Sự tiến bộ này đưa chúng tôi tiến gần hơn một bước đến việc thiết kế các lựa chọn thực tế hơn cho ứng dụng PEM thương mại”, ông Liu nói thêm.

Những phát hiện của nghiên cứu gợi ý một con đường tái tạo bề mặt để chế tạo catot dựa trên kim loại không phải kim loại quý tiết kiệm chi phí và bền bỉ cho các thiết bị điện phân PEM thương mại.

Theo Interesting Engineering

vcca2026
Tin bài khác
ProPak Hanoi 2026 mở ra sân chơi công nghệ mới cho doanh nghiệp sản xuất

ProPak Hanoi 2026 mở ra sân chơi công nghệ mới cho doanh nghiệp sản xuất

Lần đầu tiên được tổ chức tại Hà Nội, ProPak Hanoi 2026 không chỉ là một triển lãm về công nghệ chế biến và đóng gói, mà còn được kỳ vọng trở thành trung tâm kết nối các giải pháp tự động hóa, chuyển đổi số và nhà máy thông minh cho cộng đồng doanh nghiệp miền Bắc. Sự kiện đánh dấu bước đi chiến lược của Informa Markets Việt Nam trong bối cảnh khu vực phía Bắc đang nổi lên là cực tăng trưởng công nghiệp mới của cả nước.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/6/2026: Tuổi Tỵ công danh rộng mở, tuổi Tuất cẩn trọng thị phi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/6/2026: Tuổi Tỵ công danh rộng mở, tuổi Tuất cẩn trọng thị phi

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 26/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Mỹ quyết tâm phát triển công nghệ lượng tử

Mỹ quyết tâm phát triển công nghệ lượng tử

Tổng thống Mỹ Donald Trump vừa ký loạt sắc lệnh hành pháp nhằm đẩy nhanh phát triển công nghệ lượng tử và tăng cường an ninh mạng, thể hiện quyết tâm duy trì vị thế dẫn đầu của Mỹ trong cuộc cạnh tranh công nghệ chiến lược với Trung Quốc. Một trong những mục tiêu đáng chú ý là xây dựng máy tính lượng tử hiệu năng cao phục vụ nghiên cứu khoa học vào năm 2028.
Gần 600 doanh nghiệp tham gia Triển lãm Quốc tế Vietbuild lần thứ I năm 2026 tại TP. Hồ Chí Minh

Gần 600 doanh nghiệp tham gia Triển lãm Quốc tế Vietbuild lần thứ I năm 2026 tại TP. Hồ Chí Minh

Diễn ra từ ngày 24 - 28/6/2026 tại TP. Hồ Chí Minh, Triển lãm Quốc tế Vietbuild lần thứ I năm 2026 với sự tham gia của gần 600 doanh nghiệp trong và ngoài nước, với hơn 2.500 gian hàng đến từ 18 quốc gia và vùng lãnh thổ đã giới thiệu nhiều sản phẩm, công nghệ mới trong lĩnh vực xây dựng, giao thông, vật liệu xây dựng và trang trí nội ngoại thất.
Thúc đẩy hợp tác công nghệ năng lượng Việt - Nga trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng toàn cầu

Thúc đẩy hợp tác công nghệ năng lượng Việt - Nga trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng toàn cầu

Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng tiếp tục gia tăng cùng với yêu cầu thực hiện các cam kết giảm phát thải và phát triển bền vững, việc tìm kiếm các giải pháp công nghệ nhằm bảo đảm an ninh năng lượng đang trở thành ưu tiên của nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Đây cũng là một trong những nội dung trọng tâm được đặt ra tại Triển lãm Công nghiệp Quốc tế lần thứ 7 và Diễn đàn Kinh doanh EXPO-EURASIA VIETNAM 2026, diễn ra từ ngày 24 đến 28/6/2026 tại Trung tâm Triển lãm SKY EXPO, TP. Hồ Chí Minh.
Neura huy động kỷ lục 1,4 tỷ USD để tăng tốc cuộc đua robot nhận thức toàn cầu

Neura huy động kỷ lục 1,4 tỷ USD để tăng tốc cuộc đua robot nhận thức toàn cầu

Công ty công nghệ robot Neura vừa công bố vòng gọi vốn trị giá 1,4 tỷ USD, một trong những khoản đầu tư lớn nhất từng được ghi nhận trong lĩnh vực robot nhận thức (cognitive robotics). Nguồn vốn mới được kỳ vọng sẽ thúc đẩy mạnh mẽ quá trình thương mại hóa robot hình người, mở rộng hệ sinh thái trí tuệ nhân tạo vật lý và đưa robot trở thành lực lượng lao động quan trọng trong nền kinh tế tương lai.
Nhận định phiên giao dịch ngày 25/6: Ưu tiên cơ cấu danh mục, bán các cổ phiếu suy yếu

Nhận định phiên giao dịch ngày 25/6: Ưu tiên cơ cấu danh mục, bán các cổ phiếu suy yếu

Sau ba phiên tăng điểm liên tiếp, VN-Index đang tiến gần ngưỡng tâm lý 1.900 điểm nhưng thanh khoản suy giảm và dòng tiền vẫn tập trung ở một số nhóm cổ phiếu dẫn dắt. Trong bối cảnh áp lực rung lắc có thể gia tăng, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư ưu tiên cơ cấu danh mục, giảm tỷ trọng ở những cổ phiếu suy yếu và tập trung vào các mã đang thu hút dòng tiền ngắn hạn.
Sắp diễn ra Hội thảo: Tự động hóa tiên tiến trong biến đổi và truyền tải điện năng

Sắp diễn ra Hội thảo: Tự động hóa tiên tiến trong biến đổi và truyền tải điện năng

Trong bối cảnh Việt Nam đang đẩy mạnh thực hiện cam kết phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050 và triển khai Quy hoạch điện VIII, yêu cầu hiện đại hóa hệ thống điện quốc gia trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Tự động hóa, chuyển đổi số và các công nghệ truyền tải điện tiên tiến đang được xem là những giải pháp chiến lược nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, bảo đảm an ninh năng lượng và tạo nền tảng cho sự phát triển bền vững của ngành điện.
Thị trường chứng khoán ngày 24/6: Đà tăng được kéo dài, nhưng dòng tiền bất ngờ hụt hơi

Thị trường chứng khoán ngày 24/6: Đà tăng được kéo dài, nhưng dòng tiền bất ngờ hụt hơi

Chỉ số đã giữ chuỗi 3 phiên tăng điểm liên tiếp, song thanh khoản lại giảm mạnh và số mã giảm áp đảo. Theo đó, thị trường vẫn chưa thoát khỏi trạng thái thận trọng và động lực chính của VN Index vẫn chỉ đến từ một số cổ phiếu trụ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/6/2026: Tuổi Ngọ công việc thăng hoa, tuổi Dần cần tránh quyết định vội vàng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/6/2026: Tuổi Ngọ công việc thăng hoa, tuổi Dần cần tránh quyết định vội vàng

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 25/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc