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

vcca2026
Tin bài khác
Herbalife Việt Nam đạt giải thưởng Dịch vụ số xuất sắc tại Viet Nam I4 Impact Awards 2026

Herbalife Việt Nam đạt giải thưởng Dịch vụ số xuất sắc tại Viet Nam I4 Impact Awards 2026

Herbalife Việt Nam, với mục tiêu trở thành công ty, cộng đồng và nền tảng hàng đầu về sức khỏe và thể chất, đã được trao giải “Dịch vụ Số Xuất sắc - I4 Digital Service Innovation Award” 2026 với ứng dụng Herbalife VNHUB tại Chương trình “Biểu dương Thành tựu Tác động vì Việt Nam Số – Viet Nam I4 Impact Awards” 2026.
An ninh mạng ngành đường sắt: “Lá chắn số” cho hạ tầng giao thông tương lai

An ninh mạng ngành đường sắt: “Lá chắn số” cho hạ tầng giao thông tương lai

Ngành đường sắt đang bước vào kỷ nguyên số với AI, IoT và hệ thống vận hành thông minh kết nối theo thời gian thực. Tuy nhiên, cùng với tốc độ chuyển đổi mạnh mẽ là những nguy cơ an ninh mạng ngày càng phức tạp, khiến cybersecurity trở thành “lá chắn số” không thể thiếu đối với hạ tầng giao thông tương lai.
Biến tần thế hệ mới CHINT: Giải pháp nâng cao hiệu suất và tối ưu năng lượng cho ngành công nghiệp Việt Nam

Biến tần thế hệ mới CHINT: Giải pháp nâng cao hiệu suất và tối ưu năng lượng cho ngành công nghiệp Việt Nam

Trong bối cảnh công nghiệp Việt Nam tiếp tục tăng trưởng mạnh nhờ làn sóng đầu tư FDI và quá trình chuyển đổi sản xuất theo hướng hiện đại, nhu cầu nâng cao hiệu quả vận hành, tiết kiệm năng lượng và tối ưu chi phí sản xuất đang trở thành ưu tiên hàng đầu của các doanh nghiệp.
Nhận định phiên giao dịch ngày 2/6: Tận dụng các nhịp rung lắc cho mục tiêu lướt sóng

Nhận định phiên giao dịch ngày 2/6: Tận dụng các nhịp rung lắc cho mục tiêu lướt sóng

Sau phiên giảm mạnh khi VN-Index tiếp tục đánh mất ngưỡng 1.850 điểm, thị trường bước vào trạng thái phân hóa rõ nét với dòng tiền suy yếu và xu hướng ngắn hạn chưa xác lập. Trong bối cảnh biến động còn lớn và rủi ro điều chỉnh vẫn hiện hữu, các công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư tận dụng các nhịp rung lắc trong phiên để giao dịch lướt sóng, thay vì mở vị thế mua mới một cách vội vàng.
Từ kết luận của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đến kỳ vọng của các nhà khoa học

Từ kết luận của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đến kỳ vọng của các nhà khoa học

Tại cuộc làm việc của Thường trực Ban Chỉ đạo về phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số ngày 25/5, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đã nhấn mạnh yêu cầu cấp thiết phải làm chủ "công nghệ lõi" thông qua việc đổi mới mạnh mẽ công tác nghiên cứu khoa học cơ bản. Ngành tự động hóa - cầu nối trực tiếp giữa lý thuyết và sản xuất công nghiệp - đang đứng trước những cơ hội và thách thức lớn. GS.TSKH. Nguyễn Phùng Quang, một nhà khoa học có nhiều năm gắn bó với chuyên ngành tự động hóa, nguyên là Trưởng ban biên tập Chuyên san Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa (nay là Kỳ Tạp chí Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa - MCA của Hội Tự động hóa Việt Nam) đã có những chia sẻ xung quanh kết luận quan trọng của Tổng bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm.
Hơn 10 tựa sách mới chào hè, Nhà xuất bản Kim Đồng mở cánh cửa khám phá cho thiếu nhi

Hơn 10 tựa sách mới chào hè, Nhà xuất bản Kim Đồng mở cánh cửa khám phá cho thiếu nhi

Nhân dịp Quốc tế Thiếu nhi 1/6 và mùa hè 2026, Nhà xuất bản Kim Đồng giới thiệu nhiều đầu sách mới thuộc các thể loại văn học, sách tranh và kỹ năng sống. Những tác phẩm giàu tính giáo dục, giàu trí tưởng tượng và cảm xúc hứa hẹn mang đến cho độc giả nhỏ tuổi một mùa hè ý nghĩa bên những trang sách.
Xử lý 1.438 vụ xâm phạm sở hữu trí tuệ trong 3 tuần

Xử lý 1.438 vụ xâm phạm sở hữu trí tuệ trong 3 tuần

Chỉ sau 3 tuần triển khai Công điện số 38 của Thủ tướng Chính phủ, các lực lượng chức năng trên cả nước đã phát hiện và xử lý 1.438 vụ xâm phạm quyền sở hữu trí tuệ, khởi tố 28 vụ án hình sự và thu giữ lượng hàng hóa vi phạm trị giá gần 36 tỷ đồng. Những kết quả đột phá này cho thấy quyết tâm mạnh mẽ của Chính phủ trong bảo vệ tài sản trí tuệ, chống hàng giả và xây dựng môi trường kinh doanh minh bạch trong kỷ nguyên số.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/6/2026: Tuổi Thân tài lộc khởi sắc, tuổi Mão cần đề phòng thị phi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/6/2026: Tuổi Thân tài lộc khởi sắc, tuổi Mão cần đề phòng thị phi

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 2/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tinh thần Fair-play xuyên suốt cuộc tranh tài Robotics tại STEAMCUP ASIA 2026

Tinh thần Fair-play xuyên suốt cuộc tranh tài Robotics tại STEAMCUP ASIA 2026

Sau 2 ngày thi đấu sôi nổi, với tinh thần sáng tạo và đoàn kết, 170 thí sinh xuất sắc nhất mùa giải đã đi hết vòng Chung kết STEAMCUP ASIA 2026. Điều nổi bật ở mùa giải năm nay là tinh thần dấn thân, đoàn kết và fair-play.
Thị trường chứng khoán ngày 1/6: VN Index thủng mốc 1.850 điểm, thanh khoản xuống thấp kỷ lục

Thị trường chứng khoán ngày 1/6: VN Index thủng mốc 1.850 điểm, thanh khoản xuống thấp kỷ lục

Phiên đầu tuần ghi nhận VN Index tiếp tục suy yếu khi nhóm Vin và dầu khí tạo áp lực lớn lên chỉ số. Dù sắc xanh vẫn chiếm ưu thế trên HoSE, thanh khoản xuống thấp, chỉ hơn 15 nghìn tỷ đồng, cho thấy dòng tiền đang đứng ngoài quan sát.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc