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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/12/2025: Tuổi Tý sự nghiệp thuận lợi, tuổi Tuất gặp trục trặc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/12/2025: Tuổi Tý sự nghiệp thuận lợi, 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 28/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
PGS.TS Huỳnh Thành Đạt: Ngành Tự động hóa Việt Nam đứng trước những cơ hội lịch sử

PGS.TS Huỳnh Thành Đạt: Ngành Tự động hóa Việt Nam đứng trước những cơ hội lịch sử

Phát biểu tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ VI của Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) ngày 27/12, Ủy viên Trung ương Đảng, PGS.TS Huỳnh Thành Đạt, Phó Trưởng ban Tuyên giáo và Dân vận Trung ương cho rằng, ngành Tự động hóa đang trong một môi trường chính sách thuận lợi chưa từng có, tạo nền tảng để doanh nghiệp Việt Nam vươn lên làm chủ công nghệ.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: BIDV cảnh báo chiêu lừa liên kết thẻ qua Apple Pay, Google Pay

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: BIDV cảnh báo chiêu lừa liên kết thẻ qua Apple Pay, Google Pay

Tuần qua, nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: ACB tăng tốc thu hút nhân tài; VietinBank tăng vốn vượt BIDV; BIDV cảnh báo chiêu lừa liên kết thẻ...
Năm bản lề 2025: Bộ KH&CN tạo nền tảng thể chế và hạ tầng cho giai đoạn mới

Năm bản lề 2025: Bộ KH&CN tạo nền tảng thể chế và hạ tầng cho giai đoạn mới

Sáng 26/12, Bộ Khoa học và Công nghệ đã tổ chức Hội nghị tổng kết công tác năm 2025 và triển khai nhiệm vụ năm 2026. Phó Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Chí Dũng dự và chỉ đạo hội nghị.
Ông Lê Ngọc Sơn được bổ nhiệm làm Chủ tịch Hội đồng thành viên PVN

Ông Lê Ngọc Sơn được bổ nhiệm làm Chủ tịch Hội đồng thành viên PVN

Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính vừa ký quyết định bổ nhiệm ông Lê Ngọc Sơn, Tổng Giám đốc PVN, giữ chức Chủ tịch Hội đồng thành viên Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam, với hiệu lực từ ngày 26/12/2025.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/12/2025: Tuổi Dần tránh cãi vã, tuổi Hợi tài chính vững vàng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/12/2025: Tuổi Dần tránh cãi vã, tuổi Hợi tài chính vững vàng

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 27/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 26/12: Nhóm Vin được giải cứu, dòng tiền bắt đáy bùng nổ

Thị trường chứng khoán ngày 26/12: Nhóm Vin được giải cứu, dòng tiền bắt đáy bùng nổ

Giảm sâu trong phiên sáng khi nhóm Vin đồng loạt nằm sàn, VN Index bất ngờ rút chân mạnh mẽ vào cuối phiên nhờ lực cầu bắt đáy gia tăng và nhóm Vin được giải cứu. Cây nến rút chân dài cùng thanh khoản vọt lên 32,7 nghìn tỷ cho thấy thị trường vẫn chưa mất đi động lực hồi phục.
Trước thềm Đại hội VI:  VAA hướng tới sẽ là đơn vị dẫn dắt trong công cuộc chuyển đổi số quốc gia

Trước thềm Đại hội VI: VAA hướng tới sẽ là đơn vị dẫn dắt trong công cuộc chuyển đổi số quốc gia

Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) đến nay tròn 31 năm tuổi, trong mỗi một nhiệm kỳ hoạt động đều nỗ lực đóng góp cho sự phát triển của ngành tự động hóa nói riêng và phát triển khoa học và công nghệ Việt Nam nói chung. Đặc biệt trong những năm gần đây, cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 với xu hướng chuyển đổi xanh, kinh tế xanh được nhấn mạnh thì vai trò của công nghệ tự động hóa ngày càng được khẳng định. Những chia sẻ của TS. Nguyễn Quân, Chủ tịch Hội về nhiệm kỳ V cũng như định hướng trước thềm đại hội nhiệm kỳ mới của VAA khắc họa rõ những đóng góp cũng như vai trò của VAA trong định hướng phát triển mới của đất nước ta.
Đô thị thông minh gắn với đô thị xanh: Lối ra cho “bài toán kép” tăng trưởng và phát thải

Đô thị thông minh gắn với đô thị xanh: Lối ra cho “bài toán kép” tăng trưởng và phát thải

Trong khuôn khổ Hội nghị Thành phố thông minh Việt Nam - châu Á 2025 (Vietnam - Asia Smart City Summit 2025), do Hiệp hội Phần mềm và Dịch vụ công nghệ thông tin Việt Nam (VINASA) phối hợp với UBND TP Hà Nội tổ chức ngày 23/12, hội thảo chuyên đề về năng lượng xanh, di chuyển thông minh và phát triển bền vững hướng tới mục tiêu NetZero 2050 đã được tổ chức.
Hà Nội ra mắt Không gian Chiếu sáng Nghệ thuật Hồ Gươm - Tháp Rùa

Hà Nội ra mắt Không gian Chiếu sáng Nghệ thuật Hồ Gươm - Tháp Rùa

Lấy ánh sáng làm ngôn ngữ nghệ thuật đương đại, Không gian Chiếu sáng Nghệ thuật Hồ Gươm - Tháp Rùa ra mắt tối 24/12, góp phần tôn vinh giá trị di sản, đồng thời mang đến trải nghiệm mới mẻ cho cộng đồng và du khách trong dịp lễ cuối năm.
song-gia-tri