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

ar
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 30/3: Phản ứng tốt với thông tin tiêu cực từ bên ngoài

Thị trường chứng khoán ngày 30/3: Phản ứng tốt với thông tin tiêu cực từ bên ngoài

Thị trường lao dốc mạnh ngay đầu phiên vì cú sốc từ bên ngoài, nhưng càng về cuối ngày dòng tiền càng nhập cuộc, kéo VN Index rời xa đáy trong phiên. Dù chưa thể đảo chiều thành công, diễn biến trong ngày vẫn cho thấy sức chống chịu của thị trường đang tốt dần lên.
VAA tham dự CMES Shanghai 2026, tăng cường kết nối giao thương quốc tế

VAA tham dự CMES Shanghai 2026, tăng cường kết nối giao thương quốc tế

Từ ngày 23 đến 26/3/2026, tại Thượng Hải, Trung Quốc, Triển lãm Quốc tế Máy công cụ và Công nghệ chế tạo CMES Shanghai 2026 đã diễn ra sôi động, thu hút sự tham gia của đông đảo doanh nghiệp và chuyên gia trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, tự động hóa và sản xuất thông minh trên toàn cầu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/3/2026: Tuổi Tý tiến triển tốt đẹp, tuổi Mùi gặp tranh chấp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/3/2026: Tuổi Tý tiến triển tốt đẹp, tuổi Mùi gặp tranh chấp

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 30/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Hơn 17 nghìn học sinh phổ thông toàn quốc tham gia tranh tài tại Sân chơi Toán học Việt Nam

Hơn 17 nghìn học sinh phổ thông toàn quốc tham gia tranh tài tại Sân chơi Toán học Việt Nam

Ngày 28/3, Trạng Nguyên Education đã phối hợp với các nhà trường cấp phổ thông trên toàn quốc tổ chức thi Chặng 4 (cấp Tỉnh) của Sân chơi Toán học Việt Nam - Vietnam Mathematical Festival (VNMF) cho 17.014 thí sinh.
Cuốn sách "kim chỉ nam" cho thế hệ trẻ trong kỷ nguyên mới

Cuốn sách "kim chỉ nam" cho thế hệ trẻ trong kỷ nguyên mới

Tập hợp những bài viết, bài phát biểu tiêu biểu của Tổng Bí thư Lê Duẩn, cuốn sách mới xuất bản nhân dịp kỷ niệm 95 năm Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh không chỉ mang giá trị lý luận sâu sắc mà còn là kim chỉ nam định hướng lý tưởng, hun đúc tinh thần xung kích, sáng tạo cho thanh niên trong bối cảnh hội nhập.
MIS Innovation Day 2026: Khi công nghệ và cảm xúc hội tụ trong một không gian sáng tạo

MIS Innovation Day 2026: Khi công nghệ và cảm xúc hội tụ trong một không gian sáng tạo

Ngày 27/3, Trường Tiểu học, THCS & THPT Đa Trí Tuệ (MIS) đã tổ chức MIS Innovation Day 2026 - Ngày hội sáng tạo Khoa học - Công nghệ & Văn hóa được mong đợi nhất trong năm, thu hút sự tham gia của đông đảo học sinh, phụ huynh và đối tác.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank dự kiến tăng vốn điều lệ lên 100.000 tỷ đồng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank dự kiến tăng vốn điều lệ lên 100.000 tỷ đồng

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 tăng lãi suất huy động từ đầu tháng 3; Agribank tri ân khách hàng dịp kỷ niệm 38 năm thành lập...
‘3 Nhà’ chung tay xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực vật liệu

‘3 Nhà’ chung tay xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực vật liệu

Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội vừa tổ chức thành công Hội thảo “Nhà nước - Doanh nghiệp - Nhà trường chung tay đổi mới sáng tạo” nhằm tăng cường mối quan hệ hợp tác giữa “3 Nhà”. Hội thảo là sự kiện có ý nghĩa đặc biệt nhân dịp kỷ niệm 3 năm thành lập Trường Vật liệu, hướng tới Kỷ niệm 70 năm thành lập Đại học Bách khoa Hà Nội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2026: Tuổi Tý tình cảm không tốt, tuổi Ngọ công việc may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2026: Tuổi Tý tình cảm không tốt, tuổi Ngọ công việc may mắn

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 29/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Từ “bài học vượt khủng hoảng” đến khát vọng xây dựng những “cánh chim đầu đàn” trong nông nghiệp

Từ “bài học vượt khủng hoảng” đến khát vọng xây dựng những “cánh chim đầu đàn” trong nông nghiệp

Chia sẻ tại Hội nghị "Doanh nghiệp góp phần vào tăng trưởng hai con số và Thủ tướng Chính phủ tri ân doanh nghiệp" ngày 27/3, bà Thái Hương - Chủ tịch Tập đoàn TH Group cho rằng, việc ứng dụng mạnh mẽ khoa học công nghệ, quản trị hiện đại và kinh tế xanh chính là chìa khóa giúp TH Group duy trì tăng trưởng hai con số trong bối cảnh nhiều biến động, đồng thời mở ra hướng đi bền vững cho nông nghiệp Việt Nam.
song-gia-tri