acecook

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

dai-hoi-dang
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/1/2026: Tuổi Ngọ khó khăn, tuổi Mão đón nhận tin vui

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/1/2026: Tuổi Ngọ khó khăn, tuổi Mão đón nhận tin vui

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 24/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 23/1: Nhà đầu tư chốt lời, VN-Index mất gần 12 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 23/1: Nhà đầu tư chốt lời, VN-Index mất gần 12 điểm

Áp lực chốt lời tại nhóm bất động sản, hóa chất, bảo hiểm, dịch vụ… cùng diễn biến tiêu cực của một số cổ phiếu vốn hóa lớn đã khiến VN-Index có phiên giảm thứ tư liên tiếp trong ngày 23/1.
Bế mạc Đại hội Đảng, mở ra một kỷ nguyên mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao quốc tế vững mạnh

Bế mạc Đại hội Đảng, mở ra một kỷ nguyên mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao quốc tế vững mạnh

Chiều 23/1, Đại hội Đảng lần thứ XIV bế mạc, khép lại những ngày làm việc sáng suốt, liêm minh, chính trực của Bộ Chính trị, cùng các Đảng viên là lãnh đạo Đảng, lãnh đạo các cấp, các đại biểu đến từ 34 tỉnh thành Việt Nam. Đại hội Đảng lần thứ XIV là sự kiện lịch sử, là mốc son của dân tộc. Phiên bế mạc khép lại để mở ra một hành trình mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao, bền vững của Việt Nam.
Đại hội XIV của Đảng tiếp tục nhận được nhiều thư, điện mừng từ các chính đảng, tổ chức quốc tế

Đại hội XIV của Đảng tiếp tục nhận được nhiều thư, điện mừng từ các chính đảng, tổ chức quốc tế

Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng Cộng sản Việt Nam nhận được những tình cảm nồng ấm và sự cổ vũ to lớn từ các chính đảng, đối tác, người Việt Nam ở nước ngoài và bạn bè quốc tế.
Thông cáo báo chí về ngày làm việc thứ tư Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Thông cáo báo chí về ngày làm việc thứ tư Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Ngày 22/1/2026, Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng tiếp tục làm việc cả ngày để thảo luận và thực hiện các nội dung về công tác nhân sự Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIV. Đồng chí Tổng Bí thư Tô Lâm, Chủ tịch Đoàn Chủ tịch thay mặt Đoàn Chủ tịch điều hành phiên họp.
Gần 1.700 thí sinh tham gia thi Đánh giá tư duy Đại học Bách khoa Hà Nội 2026

Gần 1.700 thí sinh tham gia thi Đánh giá tư duy Đại học Bách khoa Hà Nội 2026

Thông tin từ Đại học Bách khoa Hà Nội cho biết, hệ thống của Đại học ghi nhận đã có 16.940 thí sinh đăng ký dự thi thành công, tăng 22% so với đợt 1 năm 2025.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/1: VN-Index nhiều khả năng tiếp tục điều chỉnh giằng co

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/1: VN-Index nhiều khả năng tiếp tục điều chỉnh giằng co

VN-Index được dự báo có thể tiếp tục duy trì nhịp điều chỉnh giằng co trong phiên 23/1 khi dòng tiền vẫn thận trọng và xu hướng ngắn hạn chưa thực sự rõ ràng. Áp lực chốt lời tại nhóm vốn hóa lớn có thể khiến chỉ số dao động quanh vùng kháng cự, trong khi dòng tiền nhiều khả năng tiếp tục luân chuyển sang nhóm midcap và smallcap.
Việt Nam định hướng phát triển đất nước trong kỷ nguyên mới

Việt Nam định hướng phát triển đất nước trong kỷ nguyên mới

Truyền thông quốc tế tiếp tục quan tâm và đưa tin đậm về Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng Cộng sản Việt Nam, nhận định đây là sự kiện chính trị có ý nghĩa quan trọng của Việt Nam, định hình đường hướng phát triển của đất nước trong giai đoạn mới.
“Dân là gốc” trong Báo cáo trình Đại hội XIV: Điểm tựa bền vững nhất, “hạ tầng mềm” quan trọng nhất

“Dân là gốc” trong Báo cáo trình Đại hội XIV: Điểm tựa bền vững nhất, “hạ tầng mềm” quan trọng nhất

Trong Báo cáo trình Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng, Tổng Bí thư đã nhấn mạnh "Dân là gốc" không chỉ như một tư tưởng xuyên suốt, mà còn đặt trực tiếp trong nhóm các bài học lớn có ý nghĩa phương pháp luận đối với toàn bộ quá trình lãnh đạo, cầm quyền. Việc đưa "Dân là gốc" vào phần bài học- chứ không chỉ ở phần định hướng hay kết luận- cho thấy đây không phải là một khẩu hiệu giá trị, mà là một nguyên tắc chỉ đạo hành động.
Ngành chăn nuôi dự kiến tăng trưởng giá trị sản xuất trên 5%

Ngành chăn nuôi dự kiến tăng trưởng giá trị sản xuất trên 5%

Tại Hội nghị Tổng kết công tác năm 2025 và triển khai kế hoạch công tác năm 2026 của Cục Chăn nuôi và Thú y vừa diễn ra tại Hà Nội, quán triệt chủ trương xây dựng cơ chế, chính sách trong lĩnh vực chăn nuôi và thú y, Thứ trưởng Phùng Đức Tiến cho rằng cần kiến tạo không gian phát triển cho doanh nghiệp, người dân.
song-gia-tri