bau-cu-dai-bieu
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

mca-thong-bao
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/3/2026: Tuổi Mùi trăm bề thuận lợi, tuổi Tuất không được suôn sẻ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/3/2026: Tuổi Mùi trăm bề thuận lợi, tuổi Tuất không được suôn sẻ

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 15/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
ARIST - Chiếc áo hoàn hảo cho mọi công trình

ARIST - Chiếc áo hoàn hảo cho mọi công trình

ARIST là thương hiệu sơn uy tín của Công ty Cổ phần HTTC Hà Nội, có mặt trên thị trường xây dựng hơn 10 năm, hiện là một trong những lựa chọn hàng đầu của nhiều nhà thầu xây dựng lớn.
Việt Nam công bố hai triển lãm quốc tế về sản xuất thông minh 2026

Việt Nam công bố hai triển lãm quốc tế về sản xuất thông minh 2026

Ngày 10/3, tại Hà Nội, Trung tâm Đổi mới sáng tạo Quốc gia (NIC) phối hợp với Uninet Exhibition (Singapore), EIMS Hàn Việt và Busan Exhibition and Convention Center (BEXCO) công bố hai triển lãm công nghiệp quy mô quốc tế gồm Triển lãm Nhà máy thông minh Việt Nam 2026 (VSE 2026) và Triển lãm quốc tế Ngũ kim và dụng cụ phụ trợ Việt Nam 2026 (VHF 2026).
Động cơ điện mới sử dụng vật liệu thép vô định hình cho stato đạt hiệu suất cao

Động cơ điện mới sử dụng vật liệu thép vô định hình cho stato đạt hiệu suất cao

Một bước tiến đáng chú ý trong công nghệ truyền động phát thải thấp vừa được công bố khi công ty Horse Powertrain - nhà phát triển hệ thống truyền động có trụ sở tại London giới thiệu động cơ điện mới sử dụng vật liệu thép vô định hình cho stato. Theo doanh nghiệp này, thiết kế mới giúp động cơ đạt hiệu suất lên tới 98,2%, được xem là mức hiệu suất hàng đầu trong ngành hiện nay.
Doanh nghiệp viễn thông sẵn sàng bảo đảm an toàn mạng lưới phục vụ bầu cử

Doanh nghiệp viễn thông sẵn sàng bảo đảm an toàn mạng lưới phục vụ bầu cử

Trước thềm kỳ bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu Hội đồng nhân dân các cấp nhiệm kỳ 2026-2031 diễn ra vào ngày 15/3, các doanh nghiệp viễn thông đã chủ động triển khai nhiều phương án kỹ thuật, tăng cường giám sát và bố trí lực lượng nhằm bảo đảm an toàn, an ninh mạng lưới thông tin liên lạc, phục vụ tốt công tác bầu cử trên toàn quốc.
Khánh thành Trung tâm Vũ trụ Việt Nam, khẳng định vị thế làm chủ công nghệ vũ trụ

Khánh thành Trung tâm Vũ trụ Việt Nam, khẳng định vị thế làm chủ công nghệ vũ trụ

Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (VNSC) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, sở hữu hệ thống mặt đất với anten đường kính 9,3 m, trung tâm R&D vệ tinh vừa được khánh thành tại Khu công nghệ cao Hòa Lạc vào sáng 13/3.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Cổ đông ngân hàng nào có thể yên tâm trong năm 2026?

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Cổ đông ngân hàng nào có thể yên tâm trong năm 2026?

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ đầu xuân và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Nhiều ngân hàng Việt bị đọc sai tên thương hiệu; Việt Nam hướng tới mục tiêu 30% người trưởng thành có tiền gửi tiết kiệm; Cổ đông ngân hàng nào có thể yên tâm trong năm 2026...
Mắt xích PV Power - GE Vernova trong chuyển dịch năng lượng Việt Nam

Mắt xích PV Power - GE Vernova trong chuyển dịch năng lượng Việt Nam

Trong những dịch chuyển thầm lặng của hạ tầng năng lượng, một thỏa thuận hợp tác đôi khi mang ý nghĩa lớn hơn bản thân nó. Quan hệ giữa Tổng công ty Điện lực Dầu khí Việt Nam (PV Power) và GE Vernova không chỉ là câu chuyện thiết bị hay dự án điện khí. Ở tầng sâu hơn, đó là dấu hiệu của một giai đoạn mới, khi công nghệ, chuỗi cung ứng và chiến lược năng lượng quốc gia bắt đầu kết nối trong một cấu trúc dài hạn.
FPT nhận bằng sáng chế quốc tế cho công nghệ AI xử lý tài liệu

FPT nhận bằng sáng chế quốc tế cho công nghệ AI xử lý tài liệu

Nền tảng AI Agentic automation akabot do FPT phát triển vừa được cấp bằng sáng chế cho công nghệ tự động tách và phân loại tài liệu bằng học máy. Công nghệ giúp rút ngắn thời gian xử lý tài liệu từ 15 phút xuống chưa đầy 1 phút, nâng cao hiệu suất vận hành cho doanh nghiệp.
Ngân hàng MB: Lãi dự thu cao nhất trong 5 năm qua

Ngân hàng MB: Lãi dự thu cao nhất trong 5 năm qua

Khép lại năm 2025, ngân hàng MB là một trong những đơn vị có lãi dự thu tăng trưởng mạnh.
song-gia-tri