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
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 21/7: Áp lực bán gia tăng cuối phiên, thị trường đảo chiều

Thị trường chứng khoán ngày 21/7: Áp lực bán gia tăng cuối phiên, thị trường đảo chiều

Dù thanh khoản thị trường duy trì ở mức cao và khối ngoại tiếp tục mua ròng, thị trường vẫn chịu áp lực điều chỉnh rõ rệt trong phiên 21/7. Nhóm cổ phiếu nhà Vin và bất động sản quay đầu giảm mạnh khiến VN Index mất hơn 12 điểm, cảnh báo khả năng thị trường đang bước vào giai đoạn tích lũy ngắn hạn sau chuỗi tăng nóng.
Tối ưu thiết kế kỹ thuật: Sức mạnh hợp nhất giữa AI và con người

Tối ưu thiết kế kỹ thuật: Sức mạnh hợp nhất giữa AI và con người

Trong kỷ nguyên công nghệ đang chuyển mình mạnh mẽ, trí tuệ nhân tạo (AI) không còn là khái niệm xa vời mà đã trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là kỹ thuật. Mới đây, Mouser Electronics - nhà phân phối linh kiện điện tử toàn cầu đã phát hành phần mới nhất trong chuỗi nội dung Empowering Innovation Together (EIT), tập trung vào chủ đề: Làm thế nào để trí tuệ nhân tạo và chuyên môn con người hợp lực, chứ không đối đầu trong hành trình phát triển kỹ thuật.
Phát triển KHCN, chuyển đổi số: Thủ tướng yêu cầu rõ người, rõ việc, rõ kết quả

Phát triển KHCN, chuyển đổi số: Thủ tướng yêu cầu rõ người, rõ việc, rõ kết quả

Ngày 20/7, Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính, Trưởng Ban Chỉ đạo của Chính phủ về phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số và Đề án 06, chủ trì Phiên họp thứ ba của Ban Chỉ đạo để sơ kết công tác 6 tháng đầu năm và triển khai nhiệm vụ 6 tháng cuối năm 2025.
Từ nền tảng công nghệ đến hiệu quả tài chính: TPBank đang tăng tốc như thế nào?

Từ nền tảng công nghệ đến hiệu quả tài chính: TPBank đang tăng tốc như thế nào?

Trong bối cảnh ngành ngân hàng bước vào cuộc đua chuyển đổi số ngày càng quyết liệt, TPBank nổi lên như một điểm sáng với mô hình phát triển bền vững, ứng dụng công nghệ sâu rộng và năng lực tài chính vững chắc. Không chỉ duy trì tốc độ tăng trưởng ấn tượng, ngân hàng "màu tím" còn đang khẳng định vị thế tiên phong trong hành trình số hóa toàn diện, mở ra nhiều cơ hội đầu tư hấp dẫn cho nhà đầu tư trung và dài hạn.
Cách giảm thiểu các kết quả dương tính giả trong kiểm soát chất lượng sử dụng trí tuệ nhân tạo

Cách giảm thiểu các kết quả dương tính giả trong kiểm soát chất lượng sử dụng trí tuệ nhân tạo

Các kỹ sư, quản lý chất lượng, chuyên gia tự động hóa và những người điều hành trong ngành sản xuất đang tận dụng AI theo nhiều cách để nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong kiểm soát chất lượng. Tuy nhiên, sự gia tăng các cảnh báo sai (dương tính giả) từ hệ thống AI đang trở thành rào cản lớn, làm lãng phí nguồn lực và ảnh hưởng đến niềm tin vào tự động hóa. Trước thách thức này, các nhà sản xuất đang tìm kiếm những chiến lược thiết thực nhằm giảm thiểu tình trạng cảnh báo sai và tối ưu hóa hiệu suất của AI trong môi trường sản xuất hiện đại.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/7: Thị trường hướng về vùng đỉnh lịch sử

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/7: Thị trường hướng về vùng đỉnh lịch sử

VN Index đang tiệm cận vùng đỉnh lịch sử, các chỉ báo kỹ thuật bắt đầu phát tín hiệu cảnh báo khi chỉ số vượt xa đường MA và chạm dải trên của Bollinger Band. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì kỷ luật giao dịch, tránh mua đuổi, ưu tiên cổ phiếu mạnh có nền tích lũy tốt và dòng tiền vào rõ ràng.
Emerson ra mắt cố vấn ảo GenAI đầu tiên cho ngành công nghiệp điện nước

Emerson ra mắt cố vấn ảo GenAI đầu tiên cho ngành công nghiệp điện nước

Công ty công nghệ công nghiệp hàng đầu Emerson vừa công bố bước đột phá mới trong lĩnh vực tự động hóa thông minh với sự ra mắt của Cố vấn Ảo Ovation tích hợp GenAI, hệ thống trợ lý ảo đầu tiên ứng dụng trí tuệ nhân tạo tổng quát (Generative AI) dành riêng cho ngành điện và nước. Đây là một phần quan trọng của nền tảng tự động hóa Ovation 4.0, được thiết kế để mang lại nhận thức thời gian thực, tối ưu hóa hiệu suất, dự đoán bảo trì và nâng cao khả năng ra quyết định chiến lược.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/7/2025: Tuổi Mùi gặp khá nhiều may mắn, tuổi Dần kiểm soát cảm xúc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/7/2025: Tuổi Mùi gặp khá nhiều may mắn, tuổi Dần kiểm soát cảm xúc

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 21/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Ông Lưu Văn Tuyển giữ chức Tổng giám đốc Tập đoàn Petrolimex

Ông Lưu Văn Tuyển giữ chức Tổng giám đốc Tập đoàn Petrolimex

Hội đồng quản trị Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) quyết định bổ nhiệm ông Lưu Văn Tuyển làm Tổng giám đốc Tập đoàn Petrolimex.
ESG và truy xuất nguồn gốc: "Chìa khóa" đưa nông nghiệp Việt hội nhập bền vững

ESG và truy xuất nguồn gốc: "Chìa khóa" đưa nông nghiệp Việt hội nhập bền vững

Không còn là lựa chọn, truy xuất nguồn gốc và phát triển bền vững theo chuẩn ESG đang trở thành điều kiện bắt buộc nếu doanh nghiệp muốn vươn xa trên thị trường quốc tế.
Quảng cáo
moxa