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
Đầu tháng 6, sĩ tử Hà Nội đổ về Văn Miếu nhận xoài "Đăng khoa" cầu may

Đầu tháng 6, sĩ tử Hà Nội đổ về Văn Miếu nhận xoài "Đăng khoa" cầu may

Giữa mùa thi căng thẳng, hàng trăm sĩ tử đã tìm đến Văn Miếu - Quốc Tử Giám để nhận những trái xoài "Đăng khoa" được hái từ chính khuôn viên di tích. Không chỉ là món quà đặc biệt, mỗi trái xoài còn mang theo lời chúc thi cử hanh thông, học hành tấn tới giữa không gian lưu danh các bậc hiền tài của đất nước.
Thị trường chứng khoán ngày 8/6: Thị trường điều chỉnh trên diện rộng, VN Index mất mốc 1.800 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 8/6: Thị trường điều chỉnh trên diện rộng, VN Index mất mốc 1.800 điểm

Nhà đầu tư đã chứng kiến một phiên giảm mạnh khi áp lực bán lan rộng trên hầu hết các nhóm ngành dưới tác động từ diễn biến tiêu cực của thị trường tài chính toàn cầu. VN Index đã mất gần 50 điểm và xuyên thủng mốc 1.800 điểm, dù vậy thanh khoản vẫn ở mức thấp và không xuất hiện hiện tượng bán tháo vẫn được xem là tín hiệu tích cực.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/6/2026: Tuổi Ngọ tài lộc khởi sắc, tuổi Dần cần giữ bình tĩnh

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/6/2026: Tuổi Ngọ tài lộc khởi sắc, tuổi Dần cần giữ bình tĩnh

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 9/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Nhận định phiên giao dịch ngày 8/6: Nhà đầu tư chưa nên vội giải ngân

Nhận định phiên giao dịch ngày 8/6: Nhà đầu tư chưa nên vội giải ngân

Dù VN-Index hồi phục trong phiên cuối tuần trước và khối ngoại quay lại mua ròng, thanh khoản suy giảm cùng áp lực bán vẫn chiếm ưu thế cho thấy dòng tiền chưa thực sự quay trở lại thị trường. Nhiều chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư tiếp tục thận trọng, chưa vội gia tăng tỷ trọng cổ phiếu khi xu hướng điều chỉnh ngắn hạn vẫn hiện hữu.
Ngành bán dẫn Việt Nam: Từ áp lực "năng lực thực thi" đến lời giải tại SEMICONNECT 2026

Ngành bán dẫn Việt Nam: Từ áp lực "năng lực thực thi" đến lời giải tại SEMICONNECT 2026

Sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo (AI), xe điện, trung tâm dữ liệu, tự động hóa công nghiệp và các hệ thống điện tử thông minh đang tạo ra những thay đổi sâu rộng đối với ngành bán dẫn toàn cầu. Nếu trước đây, bán dẫn chủ yếu được nhìn nhận như nền tảng của ngành điện tử tiêu dùng, thì hiện nay vai trò của ngành đã mở rộng sang hầu hết lĩnh vực công nghệ chiến lược, từ sản xuất thông minh, thiết bị y tế, viễn thông, ô tô đến hạ tầng số.
Mã độc tống tiền tiếp tục leo thang, xuất hiện nhiều nhóm tội phạm mạng mới

Mã độc tống tiền tiếp tục leo thang, xuất hiện nhiều nhóm tội phạm mạng mới

Hoạt động tấn công bằng mã độc tống tiền trên toàn cầu tiếp tục duy trì ở mức cao trong năm 2026, bất chấp dấu hiệu giảm nhẹ trong tháng 4. Đây là nhận định được đưa ra trong báo cáo tình báo an ninh mạng mới nhất của NCC Group, cho thấy hệ sinh thái ransomware đang ngày càng mở rộng và chuyên nghiệp hóa.
Kích hoạt thị trường xanh qua Chiến dịch tiêu dùng xanh 2026

Kích hoạt thị trường xanh qua Chiến dịch tiêu dùng xanh 2026

Sau hơn 16 năm lan tỏa nhận thức tiêu dùng có trách nhiệm, Tiêu dùng xanh 2026 bước sang giai đoạn mới khi lần đầu tiên được định vị như nền tảng kết nối doanh nghiệp xanh - hệ thống phân phối - người tiêu dùng, nhằm chuyển hóa các giá trị ESG, phát triển bền vững và sản xuất sạch thành lợi thế cạnh tranh thực chất trên thị trường nội địa.
‘Sáng tạo trẻ 2026’ mở rộng đối tượng tham gia, mục tiêu sáng tạo không giới hạn

‘Sáng tạo trẻ 2026’ mở rộng đối tượng tham gia, mục tiêu sáng tạo không giới hạn

Sáng 5/6, trong khuôn khổ Lễ tổng kết sinh viên nghiên cứu khoa học, Đại học Bách khoa Hà Nội cùng các cơ quan, doanh nghiệp chính thức phát động Cuộc thi “Sáng tạo trẻ 2026”.
Một mẫu xe điện VinFast chiếm hơn 43% thị phần tại Philippines

Một mẫu xe điện VinFast chiếm hơn 43% thị phần tại Philippines

Biến động chính trị Trung Đông đã đẩy giá nhiên liệu tại nhiều quốc gia tăng cao, trong đó có Philippines. Doanh số xe điện tại quốc đảo này tăng hơn 200% chỉ trong 2 tháng, mở ra cơ hội lớn cho các hãng xe điện, trong đó có VinFast.
Đại học Bách khoa Hà Nội long trọng trao giải cho hơn 700 đề tài nghiên cứu khoa học

Đại học Bách khoa Hà Nội long trọng trao giải cho hơn 700 đề tài nghiên cứu khoa học

Đại học Bách khoa Hà Nội (HUST) vừa tổ chức thành công Lễ Tổng kết Hoạt động Sinh viên Nghiên cứu Khoa học, Thi Olympic, SV Startup năm học 2025-2026 và phát động Cuộc thi Sáng tạo trẻ 2026. Buổi lễ vinh danh và trao giải cho hơn 700 đề tài nghiên cứu khoa học (NCKH), nhiều giải thưởng học thuật cấp quốc gia và quốc tế, cùng những dự án khởi nghiệp đạt giải Nhất toàn quốc.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc