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
Khai mạc CIAME Asia Vietnam 2026: Đưa công nghệ nông nghiệp thế giới đến gần hơn với Việt Nam

Khai mạc CIAME Asia Vietnam 2026: Đưa công nghệ nông nghiệp thế giới đến gần hơn với Việt Nam

Sáng 23/7, tại Trung tâm Triển lãm Quốc tế Sky Expo (TP. Hồ Chí Minh), Triển lãm Công nghệ Máy móc Nông nghiệp Quốc tế Việt Nam 2026 (CIAME Asia Vietnam 2026) chính thức khai mạc, mở đầu cho chuỗi hoạt động kết nối công nghệ, xúc tiến thương mại và hợp tác đầu tư trong lĩnh vực cơ giới hóa nông nghiệp giữa Việt Nam với các quốc gia trong khu vực và trên thế giới.
Thị trường chứng khoán ngày 23/7: Sau cú trượt dài, VN Index bật tăng gần 31 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 23/7: Sau cú trượt dài, VN Index bật tăng gần 31 điểm

Lực cầu bắt đáy bùng nổ giúp VN Index bật tăng gần 31 điểm chỉ sau một phiên rơi vào trạng thái quá bán. Dù vậy, đây có thể mới chỉ là “khoảng nghỉ” trước khi thị trường bước vào giai đoạn kiểm định đáy lần hai.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/7/2026: Tuổi Tuất gặp nhiều cơ hội bứt phá, tuổi Tý cần thận trọng khi hợp tác

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/7/2026: Tuổi Tuất gặp nhiều cơ hội bứt phá, tuổi Tý cần thận trọng khi hợp tác

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 24/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
AI trong sản xuất: Muốn tạo giá trị thực, doanh nghiệp phải bắt đầu từ bài toán kinh doanh

AI trong sản xuất: Muốn tạo giá trị thực, doanh nghiệp phải bắt đầu từ bài toán kinh doanh

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành một trong những chủ đề được quan tâm nhất trong ngành sản xuất, nhưng khoảng cách giữa kỳ vọng và triển khai thực tế vẫn còn khá lớn. Dù phần lớn doanh nghiệp đã bắt đầu tìm hiểu AI, rất ít đơn vị có thể đưa công nghệ này vào vận hành trên quy mô toàn diện để tạo ra giá trị bền vững.
Đào tạo nhân lực AI và robot: Khi giáo dục không còn chạy theo công nghệ mà phải đi trước một bước

Đào tạo nhân lực AI và robot: Khi giáo dục không còn chạy theo công nghệ mà phải đi trước một bước

Từ áp lực tuyển dụng của doanh nghiệp đến những định hướng đổi mới trong giáo dục đại học, Việt Nam đang đứng trước yêu cầu phải tái cấu trúc cách đào tạo nguồn nhân lực AI và robot. Trong cuộc đua công nghệ toàn cầu, lợi thế cạnh tranh không chỉ nằm ở việc sở hữu những mô hình AI tiên tiến hay dây chuyền robot hiện đại, mà còn ở khả năng tạo ra đội ngũ kỹ sư đủ năng lực làm chủ và phát triển những công nghệ.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/7: Thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro trước áp lực bán mạnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/7: Thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro trước áp lực bán mạnh

Sau phiên giảm sâu khiến VN-Index mất mốc 1.700 điểm, giới phân tích cho rằng thị trường có thể xuất hiện các nhịp hồi kỹ thuật trong ngắn hạn. Tuy nhiên, trong bối cảnh áp lực bán vẫn lớn, đặc biệt từ khối ngoại, nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì sự thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro thay vì vội vàng bắt đáy.
AI chủ quyền: từ bảo vệ dữ liệu đến làm chủ hạ tầng số của doanh nghiệp

AI chủ quyền: từ bảo vệ dữ liệu đến làm chủ hạ tầng số của doanh nghiệp

Làn sóng trí tuệ nhân tạo (AI) đang tạo ra những thay đổi sâu rộng trong mọi lĩnh vực kinh tế - xã hội. Tuy nhiên, cùng với cơ hội nâng cao năng suất và đổi mới sáng tạo là hàng loạt thách thức về bảo mật, quyền sở hữu dữ liệu và khả năng kiểm soát các mô hình AI. Trong bối cảnh đó, AI chủ quyền (Sovereign AI) đang trở thành xu hướng được nhiều quốc gia và doanh nghiệp theo đuổi nhằm bảo đảm dữ liệu chiến lược được quản lý an toàn, tuân thủ pháp luật và phục vụ mục tiêu phát triển bền vững.
Thị trường chứng khoán ngày 22/7: VN-Index mất mốc 1.700 điểm sau phiên bán tháo dữ dội

Thị trường chứng khoán ngày 22/7: VN-Index mất mốc 1.700 điểm sau phiên bán tháo dữ dội

Thị trường chứng khoán tiếp tục trải qua một phiên giao dịch đầy biến động khi áp lực bán lan rộng trên diện rộng, đặc biệt ở nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn. VN-Index giảm hơn 62 điểm, xuyên thủng ngưỡng tâm lý 1.700 điểm và lùi xuống mức thấp nhất trong gần 4 tháng, trong bối cảnh dòng tiền bắt đáy chưa đủ sức hấp thụ lượng cung gia tăng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/7/2026: Tuổi Tỵ công việc hanh thông, tuổi Sửu cần tránh quyết định vội vàng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/7/2026: Tuổi Tỵ công việc hanh thông, tuổi Sửu 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 23/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
BSR tăng tốc xây dựng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất thông minh

BSR tăng tốc xây dựng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất thông minh

Lấy khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số làm nền tảng phát triển, Tổng công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR) đang từng bước hiện thực hóa mục tiêu xây dựng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất trở thành nhà máy thông minh.
song-gia-tri