bau-cu-dai-bieu
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-thong-bao
Tin bài khác
Ra mắt “Tủ điều khiển do AI tạo ra đầu tiên trên thế giới”

Ra mắt “Tủ điều khiển do AI tạo ra đầu tiên trên thế giới”

Tại triển lãm SPS ở Đức, bốn doanh nghiệp gồm ABB, Phoenix Contact, WSCAD và chuyên gia vỏ tủ häwa đã trình diễn điều mà họ gọi là “tủ điều khiển đầu tiên trên thế giới được thiết kế bằng trí tuệ nhân tạo”. Điểm nhấn của màn giới thiệu là phần mềm Electrix AI 2026, giải pháp E-CAD có khả năng tự động tạo bố cục tủ điều khiển sẵn sàng sản xuất chỉ từ sơ đồ mạch điện.
FLC và Bamboo Airways làm việc với Quỹ Eastbridge Partners, tìm kiếm cơ hội đầu tư chiến lược

FLC và Bamboo Airways làm việc với Quỹ Eastbridge Partners, tìm kiếm cơ hội đầu tư chiến lược

Tập đoàn FLC và Hãng hàng không Bamboo Airways vừa có buổi làm việc với Quỹ đầu tư Eastbridge Partners (Hàn Quốc) nhằm trao đổi và tìm kiếm các cơ hội hợp tác đầu tư trong giai đoạn tới, đặc biệt trong lĩnh vực hàng không - mũi nhọn quan trọng trong hệ sinh thái của FLC.
Cơn bão giá RAM và SSD: Thị trường linh kiện PC toàn cầu biến động mạnh

Cơn bão giá RAM và SSD: Thị trường linh kiện PC toàn cầu biến động mạnh

Thị trường linh kiện máy tính toàn cầu đang trải qua một đợt tăng giá chưa từng có khi bộ nhớ RAM và chip lưu trữ đồng loạt leo thang. Diễn biến này không chỉ tác động trực tiếp đến người dùng có nhu cầu nâng cấp máy tính cá nhân (PC) mà còn tạo áp lực đáng kể lên giá bán laptop và các thiết bị công nghệ trong năm 2026.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/3/2026: Tuổi Thân công việc suôn sẻ, tuổi Sửu dễ cáu gắt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/3/2026: Tuổi Thân công việc suôn sẻ, tuổi Sửu dễ cáu gắt

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 8/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
KUKA Việt Nam và Đại học Bách khoa Đà Nẵng khai trương Trung tâm Robot & AI

KUKA Việt Nam và Đại học Bách khoa Đà Nẵng khai trương Trung tâm Robot & AI

Trung tâm được kỳ vọng trở thành không gian đào tạo và nghiên cứu công nghệ robot hiện đại, góp phần thúc đẩy hợp tác giữa nhà trường và doanh nghiệp trong phát triển nguồn nhân lực cho ngành tự động hóa và sản xuất thông minh tại Việt Nam.
HAuA và doanh nghiệp tăng cường đào tạo robot cho sinh viên Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng

HAuA và doanh nghiệp tăng cường đào tạo robot cho sinh viên Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng

Buổi trao tặng robot SCARA MOKA cho Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng ngày 05/03/2026 không chỉ bổ sung thiết bị đào tạo cho sinh viên mà còn thể hiện nỗ lực kết nối giữa doanh nghiệp, nhà trường và các tổ chức nghề nghiệp nhằm phát triển hệ sinh thái robot và tự động hóa tại Việt Nam.
Việt Nam cam kết hợp tác và cung cấp nguồn nhân lực năng lượng xanh trong ICGEA 2026

Việt Nam cam kết hợp tác và cung cấp nguồn nhân lực năng lượng xanh trong ICGEA 2026

Trong 3 ngày, từ 6- 8/3, Đại học Bách khoa Hà Nội đăng cai tổ chức Hội nghị quốc tế Năng lượng Xanh và Ứng dụng lần thứ 10 - The 10th International Conference on Green Energy and Applications (ICGEA 2026). Hội nghị thu hút được sự quan tâm và tham dự của nhiều chuyên gia, nhà khoa học đến từ các nước.
Inox Tân Tiến đón năm Bính Ngọ với vị thế và “mã lực” mới

Inox Tân Tiến đón năm Bính Ngọ với vị thế và “mã lực” mới

Đón năm Bính Ngọ, Inox Tân Tiến có nhiều chương trình ưu đãi đối với khách hàng, đối tác cũ và sẵn sàng nội lực cho việc tiếp tục giữ vững vị thế, mở rộng thị trường, đầu tư công nghệ cao trong hoạt động sản xuất.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: BIDV hướng tới 60% ứng dụng lõi vận hành bằng AI

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: BIDV hướng tới 60% ứng dụng lõi vận hành bằng AI

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: Lãi suất tăng, tiền nhàn rỗi có dịch chuyển; 13 ngân hàng Việt lọt Top 500 Thương Hiệu Ngân hàng giá trị nhất Thế giới...
Nền tảng in 3D cho phép tự sản xuất động cơ tại chỗ

Nền tảng in 3D cho phép tự sản xuất động cơ tại chỗ

Một nhóm nhà nghiên cứu tại Massachusetts Institute of Technology (MIT) vừa công bố nền tảng in 3D đa vật liệu có khả năng chế tạo một động cơ tuyến tính hoàn chỉnh chỉ trong vài giờ. Đột phá này mở ra viễn cảnh các nhà máy có thể tự in động cơ thay thế ngay tại chỗ, thay vì phụ thuộc vào chuỗi cung ứng toàn cầu và chờ đợi linh kiện từ nhà sản xuất.
song-gia-tri