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
Làn sóng tự động hóa 2026: Hướng tới sản xuất thông minh, linh hoạt

Làn sóng tự động hóa 2026: Hướng tới sản xuất thông minh, linh hoạt

Ngành sản xuất toàn cầu đang đứng trước một bước ngoặt mới của tự động hóa. Nếu các giai đoạn trước tập trung chủ yếu vào thay thế lao động thủ công và tăng tốc độ vận hành, thì làn sóng tự động hóa tiếp theo dự kiến bộc lộ rõ trong năm 2026 sẽ xoay quanh khả năng kết nối, thông minh hóa và mở rộng linh hoạt của các hệ thống. Đây không chỉ là câu chuyện về công nghệ, mà còn là sự thay đổi trong cách các nhà sản xuất tổ chức vận hành, quản trị dữ liệu và phát triển nguồn nhân lực.
Siết quản lý chatbot AI tạo deepfake, kiểm soát rủi ro, bảo vệ quyền con người trên không gian mạng

Siết quản lý chatbot AI tạo deepfake, kiểm soát rủi ro, bảo vệ quyền con người trên không gian mạng

Trước thực trạng một số chatbot trí tuệ nhân tạo (AI) có hành vi tạo và lan truyền nội dung deepfake khiêu dâm, xâm phạm nghiêm trọng quyền con người, trên không gian mạng, vấn đề đặt ra là hướng xử lý như thế nào để vừa kiểm soát rủi ro, vừa bảo đảm sự phát triển lành mạnh của công nghệ AI.
Hà Nội ra mắt "Chợ Chuyển đổi số"

Hà Nội ra mắt "Chợ Chuyển đổi số"

UBND TP Hà Nội vừa thống nhất chủ trương triển khai “Chợ Chuyển đổi số” trên Sàn Giao dịch công nghệ Hà Nội, nhằm thúc đẩy kết nối cung - cầu công nghệ, hỗ trợ doanh nghiệp và địa phương đẩy nhanh tiến trình chuyển đổi số. Mô hình này dự kiến chính thức ra mắt vào ngày 3/2/2026.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/2/2026: Tuổi Ngọ dễ bị lừa gạt, tuổi Tuất cơ hội thăng quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/2/2026: Tuổi Ngọ dễ bị lừa gạt, tuổi Tuất cơ hội thăng quan

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 2/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thành lập Hiệp hội Chuyển đổi xanh Việt Nam, thúc đẩy “giải pháp kép” xanh hóa - số hóa

Thành lập Hiệp hội Chuyển đổi xanh Việt Nam, thúc đẩy “giải pháp kép” xanh hóa - số hóa

Sáng 28/1 tại Hà Nội, Hiệp hội Chuyển đổi xanh Việt Nam (VGA) chính thức ra mắt, đánh dấu sự hình thành một tổ chức xã hội – nghề nghiệp hoạt động trong lĩnh vực chuyển đổi xanh, hướng tới kết nối chính sách, công nghệ và thị trường để biến chuyển đổi xanh thành động lực cạnh tranh và tăng trưởng mới của nền kinh tế.
[E-Magazine] Không gian thông minh - Khí mạch vận hành của doanh nghiệp thời đại số

[E-Magazine] Không gian thông minh - Khí mạch vận hành của doanh nghiệp thời đại số

Trong thời đại mà công nghệ, nhân lực và chi phí đô thị dồn ép doanh nghiệp, một văn phòng hay cửa hàng không còn chỉ là nơi làm việc hay nơi bán hàng. Đó là “khí mạch” vận hành, nơi trải nghiệm, dữ liệu và tư duy đầu tư hợp thời hội tụ, tạo ra năng lực cạnh tranh bền vững và thương hiệu sống động.
“Trạm Tết - đủ 5 đủ Tết”: Hành trình đánh thức Tết bằng năm giác quan giữa lòng phố cổ

“Trạm Tết - đủ 5 đủ Tết”: Hành trình đánh thức Tết bằng năm giác quan giữa lòng phố cổ

Trong hai ngày 30 và 31/1, tại di tích 22 Hàng Buồm (quận Hoàn Kiếm, Hà Nội), chương trình trải nghiệm văn hóa “Trạm Tết - đủ 5 đủ Tết” đã mang đến cho công chúng một cách tiếp cận mới mẻ với Tết Nguyên đán: không ồn ào, không sắp đặt phô trương, mà chạm vào Tết bằng thị giác, thính giác, khứu giác, vị giác và xúc giác.
Redmi Turbo 5 và Turbo 5 Max chính thức trình làng, đặt tham vọng dẫn đầu hiệu năng tầm trung

Redmi Turbo 5 và Turbo 5 Max chính thức trình làng, đặt tham vọng dẫn đầu hiệu năng tầm trung

Redmi đã chính thức ra mắt dòng Redmi Turbo 5 tại thị trường Trung Quốc, gồm hai phiên bản Turbo 5 và Turbo 5 Max. Thế hệ mới tiếp tục được hãng định vị là cột mốc quan trọng trong chiến lược chinh phục phân khúc smartphone hiệu năng cao tầm trung, nơi mức độ cạnh tranh ngày càng gay gắt.
Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) tuyển dụng nhân sự

Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) tuyển dụng nhân sự

Là trường đại học công lập chuẩn quốc tế, giảng dạy bằng tiếng Anh và được công nhận bởi HCERES (Pháp), Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) đang tìm kiếm Nhân viên IT quản trị hệ thống có kinh nghiệm, sẵn sàng đồng hành trong việc vận hành hạ tầng CNTT và hệ thống ERP hiện đại của nhà trường.
An ninh đám mây 2026: Khi độ phức tạp vượt xa năng lực phòng vệ

An ninh đám mây 2026: Khi độ phức tạp vượt xa năng lực phòng vệ

Khảo sát với hơn 1.100 lãnh đạo và chuyên gia an ninh mạng toàn cầu cho thấy một “khoảng cách” ngày càng rõ rệt trong an ninh đám mây: tốc độ mở rộng và phức tạp của hạ tầng hiện đại đang vượt xa khả năng quan sát, phát hiện và ứng phó của các tổ chức, đặc biệt trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo được ứng dụng ngày càng sâu rộng.
song-gia-tri