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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/2/2026: Tuổi Mùi tài chính dư dả, tuổi Tuất gặp trục trặc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/2/2026: Tuổi Mùi tài chính dư dả, tuổi Tuất gặp trục trặc

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 10/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Dassault Systèmes và NVIDIA bắt tay xây dựng nền tảng AI công nghiệp thế hệ mới

Dassault Systèmes và NVIDIA bắt tay xây dựng nền tảng AI công nghiệp thế hệ mới

Dassault Systèmes và NVIDIA vừa công bố quan hệ hợp tác chiến lược dài hạn nhằm phát triển kiến trúc AI công nghiệp chung, kết hợp công nghệ Bản sao số (Virtual Twin) với hạ tầng và nền tảng AI hiệu năng cao. Sự hợp tác này được kỳ vọng sẽ đặt nền móng cho thế hệ AI “vật lý”, có khả năng mô phỏng và thấu hiểu thế giới thực, qua đó thúc đẩy đổi mới sáng tạo trong nhiều lĩnh vực công nghiệp then chốt.
Đi sắm ‘của ngon, vật lạ’ ở Hội chợ Mùa Xuân 2026

Đi sắm ‘của ngon, vật lạ’ ở Hội chợ Mùa Xuân 2026

Hội chợ mùa Xuân lần thứ nhất năm 2026 với chủ đề "Kết nối thịnh vượng - Đón Xuân huy hoàng", tổ chức tại Trung tâm Hội chợ Triển lãm Quốc gia (VEC) xã Đông Anh, Hà Nội đã bước sang ngày thứ 8. Sức mua tại hội chợ tuy không đột phá, nhưng khá ổn định, tăng vào dịp cuối tuần. Bán chạy nhất là các mặt hàng thực phẩm, đồ uống, bánh kẹo, mỹ phẩm phục vụ nhu cầu của người dân dịp cận Tết Bính Ngọ.
Thị trường chứng khoán ngày 9/2: Cổ phiếu Ngân hàng điều chỉnh, thị trường đi ngang

Thị trường chứng khoán ngày 9/2: Cổ phiếu Ngân hàng điều chỉnh, thị trường đi ngang

Áp lực điều chỉnh tại nhóm cổ phiếu ngân hàng tiếp tục chi phối diễn biến thị trường trong phiên giao dịch ngày 9/2, khiến VN-Index thiếu động lực bứt phá và chủ yếu dao động trong biên độ hẹp quanh mốc tham chiếu. Thanh khoản sụt giảm mạnh cho thấy tâm lý thận trọng của nhà đầu tư khi kỳ nghỉ Tết Nguyên đán đang đến gần.
Nhận định phiên giao dịch ngày 9/2: Vị thế mua rủi ro hơn cơ hội

Nhận định phiên giao dịch ngày 9/2: Vị thế mua rủi ro hơn cơ hội

Thị trường chứng khoán duy trì xu hướng điều chỉnh với áp lực bán lan rộng, khiến tâm lý nhà đầu tư trở nên thận trọng hơn. Trước diễn biến kém tích cực và các tín hiệu kỹ thuật suy yếu, vị thế mua trong ngắn hạn được đánh giá rủi ro hơn cơ hội, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên quản trị rủi ro và hạn chế giải ngân mới.
VNPT nâng cấp toàn diện hạ tầng, đảm bảo kết nối thông suốt dịp Tết Nguyên đán 2026

VNPT nâng cấp toàn diện hạ tầng, đảm bảo kết nối thông suốt dịp Tết Nguyên đán 2026

Trước xu hướng người dùng ngày càng ưu tiên dữ liệu di động, mạng xã hội và các dịch vụ OTT trong dịp Tết, Tập đoàn VNPT đã chủ động đầu tư, nâng cấp đồng bộ hạ tầng mạng lưới trên toàn quốc, sẵn sàng đáp ứng nhu cầu kết nối tăng cao và bảo đảm an toàn thông tin trong Tết Nguyên đán 2026.
Phát biểu của Tổng Bí thư Tô Lâm tại Hội nghị quán triệt Nghị quyết Đại hội XIV của Đảng

Phát biểu của Tổng Bí thư Tô Lâm tại Hội nghị quán triệt Nghị quyết Đại hội XIV của Đảng

Tạp chí Tự động hóa Ngày nay trân trọng giới thiệu toàn văn bài phát biểu của Tổng Bí thư Tô Lâm tại Hội nghị toàn quốc nghiên cứu, học tập, quán triệt và triển khai thực hiện Nghị quyết Đại hội XIV của Đảng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/2/2026: Tuổi Dậu tài vận hanh thông, tuổi Thìn tổn thương tình cảm

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/2/2026: Tuổi Dậu tài vận hanh thông, tuổi Thìn tổn thương tình cảm

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 9/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Cảnh sát gìn giữ hòa bình Việt Nam đạt PCRS Cấp 3: Khẳng định năng lực và trách nhiệm toàn cầu

Cảnh sát gìn giữ hòa bình Việt Nam đạt PCRS Cấp 3: Khẳng định năng lực và trách nhiệm toàn cầu

Đơn vị Cảnh sát Gìn giữ hòa bình số 1 của Bộ Công an Việt Nam (VNFPU1) chính thức được Liên hợp quốc nâng từ Cấp độ 2 lên Cấp độ 3 trong Hệ thống sẵn sàng năng lực (PCRS), đánh dấu bước tiến chiến lược, khẳng định uy tín, tính chuyên nghiệp và cam kết đóng góp thực chất của Việt Nam đối với hòa bình quốc tế.
Hội chợ Mùa Xuân 2026: Điểm hẹn mua sắm, kết nối đặc sản vùng miền dịp đầu năm

Hội chợ Mùa Xuân 2026: Điểm hẹn mua sắm, kết nối đặc sản vùng miền dịp đầu năm

Những ngày đầu năm 2026, Hội chợ Mùa Xuân lần thứ nhất diễn ra tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (xã Đông Anh, TP Hà Nội) đang trở thành điểm đến sôi động của người dân Thủ đô và du khách. Không chỉ đáp ứng nhu cầu mua sắm Tết, hội chợ còn đóng vai trò cầu nối giữa nhà sản xuất, doanh nghiệp và người tiêu dùng, góp phần kích cầu thị trường đầu năm.
song-gia-tri