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

vaa
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 30/12: Ưu tiên mở vị thế ở những mã đang có lợi nhuận

Nhận định phiên giao dịch ngày 30/12: Ưu tiên mở vị thế ở những mã đang có lợi nhuận

Phiên giao dịch ngày 30/12 được dự báo diễn biến thận trọng khi đà phục hồi chưa đi kèm thanh khoản mạnh. Nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ và mở vị thế ở những cổ phiếu đang có lợi nhuận, thuộc các nhóm ngành hút dòng tiền.
“Cơ bắp và khớp” của robot hình người: Công nghệ nền tảng của chuyển động linh hoạt

“Cơ bắp và khớp” của robot hình người: Công nghệ nền tảng của chuyển động linh hoạt

Khi robot hình người ngày càng tiến gần hơn đến chuyển động tự nhiên của con người, một thành phần kỹ thuật đang âm thầm giữ vai trò then chốt: mô-đun khớp hài hòa. Dù còn xa lạ với nhiều người, đây chính là “cơ bắp và khớp” giúp robot có thể đi, đứng, giữ thăng bằng và thao tác tinh vi trong không gian thực.
Sony Music Entertainment chính thức tham gia vào công nghiệp văn hóa Việt Nam

Sony Music Entertainment chính thức tham gia vào công nghiệp văn hóa Việt Nam

Theo thông tin từ YeaH1, Sony Music Entertainment đã chính thức tham gia vào ngành công nghiệp văn hóa Việt Nam thông qua khoản đầu tư chiến lược vào hệ sinh thái YeaH1.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/12/2025: Tuổi Mão tin vui tài lộc, tuổi Tuất vận đào hoa xấu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/12/2025: Tuổi Mão tin vui tài lộc, tuổi Tuất vận đào hoa xấu

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 30/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 29/12:  VN-Index bật tăng hơn 25 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 29/12: VN-Index bật tăng hơn 25 điểm

Phiên giao dịch ngày 29/12 ghi nhận diễn biến khởi sắc khi VN-Index tăng hơn 25 điểm, chủ yếu nhờ sự hồi phục mạnh của nhóm cổ phiếu Vingroup cùng đà tăng lan tỏa ở các nhóm ngành, đặc biệt là năng lượng. Trong khi đó, các nhóm trụ cột như ngân hàng, chứng khoán và thép vẫn giao dịch phân hóa, biến động quanh tham chiếu.
Redmi Note 15 Pro+ ra mắt toàn cầu: Camera 200 MP, tinh chỉnh cấu hình so với bản Trung Quốc

Redmi Note 15 Pro+ ra mắt toàn cầu: Camera 200 MP, tinh chỉnh cấu hình so với bản Trung Quốc

Redmi Note 15 Pro+ đã chính thức lên kệ toàn cầu với camera chính 200 MP và pin dung lượng lớn. Dù vẫn sử dụng chip Snapdragon 7s thế hệ 4, Xiaomi đã tinh chỉnh một số thông số kỹ thuật trên phiên bản quốc tế, tạo khác biệt so với bản Trung Quốc.
An cư xứng tầm tại Masteri Park Place: Một vị trí - Vạn giá trị

An cư xứng tầm tại Masteri Park Place: Một vị trí - Vạn giá trị

Với bất động sản cao cấp, vị trí luôn được xem là “chìa khóa vàng” quyết định giá trị của một nơi an cư. Một tọa độ đắt giá không chỉ khẳng định tiềm năng tăng trưởng bền vững mà còn trao cho chủ nhân đặc quyền tận hưởng mọi tiện nghi trong tầm tay. Tọa lạc ngay “trái tim” khu đô thị phức hợp chuẩn quốc tế The Global City, Masteri Park Place - phân khu cao tầng đầu tiên tại đô thị biểu tượng sở hữu tầm nhìn bao trọn hai mặt giáp nước mở ra không gian sống tràn năng lượng, nơi mọi trải nghiệm, kết nối được hội tụ trọn vẹn, nơi an cư xứng tầm của cộng đồng cư dân ưu tú.
Giải phóng giá trị bị “mắc kẹt” để nâng cao năng lực cạnh tranh

Giải phóng giá trị bị “mắc kẹt” để nâng cao năng lực cạnh tranh

Năm 2026 được dự báo sẽ trở thành thành phố tắm quan trọng của ngành công nghiệp toàn cầu, khi các doanh nghiệp sản xuất bắt đầu hái thành quả từ những người quyết định chuyển đổi mang tính hệ thống. Thay vì tối ưu từng khâu riêng lẻ, các nhà sản xuất tiên phong đang kết nối đồng thời nhiều trụ cột: hiện đại hóa công nghệ vận hành (OT) và dữ liệu, phát triển khai AI tác nhân với khung quản trị rõ ràng, điện khí hóa quy trình một chiến lược, đồng thời gian trải hiệu quả thông qua lăng kính đầu tư và phát thải carbon. Đây chính là chìa khóa để rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường và giảm chi phí cạnh tranh.
Nhận định phiên giao dịch ngày 29/12: Mở vị thế mua thăm dò quanh mốc 1.700 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 29/12: Mở vị thế mua thăm dò quanh mốc 1.700 điểm

Phiên giao dịch ngày 29/12 trong trạng thái thận trọng sau nhịp điều chỉnh mạnh cuối tuần trước. Dù xu hướng tăng trên biểu đồ tuần chưa bị phá vỡ, các chuyên gia cho rằng VN-Index cần thêm thời gian tích lũy và nhà đầu tư có thể cân nhắc mở vị thế mua thăm dò khi chỉ số lùi về quanh vùng hỗ trợ 1.700 điểm.
Đẩy mạnh chống hàng giả trên sàn thương mại điện tử

Đẩy mạnh chống hàng giả trên sàn thương mại điện tử

Từ ngày 1/1/2026, các quy định về quản lý chất lượng hàng hóa sẽ được triển khai đồng bộ, theo hướng văn minh, minh bạch hơn. Điều này vừa giúp doanh nghiệp bảo vệ sản phẩm chính hãng, ngăn chặn gian lận về chất lượng, vừa góp phần đơn giản hóa giám sát, kiểm tra của cơ quan chức năng.
song-gia-tri