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
Lễ hội Du lịch Hà Nội 2026 thu hút gần 80.000 lượt du khách

Lễ hội Du lịch Hà Nội 2026 thu hút gần 80.000 lượt du khách

Tối 15/3, tại Công viên Thống Nhất, Lễ hội Du lịch Hà Nội 2026 chính thức bế mạc sau ba ngày diễn ra sôi nổi, thu hút gần 80.000 lượt người dân và du khách tham quan, trải nghiệm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 17/3/2026: Tuổi Dần cần kiên nhẫn, tuổi Ngọ nhận tin vui

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 17/3/2026: Tuổi Dần cần kiên nhẫn, tuổi Ngọ nhận tin vui

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 17/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kỳ thi đánh giá tư duy đợt 2 của Đại học Bách khoa Hà Nội thu hút gần 21.000 thí sinh tham dự

Kỳ thi đánh giá tư duy đợt 2 của Đại học Bách khoa Hà Nội thu hút gần 21.000 thí sinh tham dự

Trong 2 ngày 14 và 15/3, Đại học Bách khoa Hà Nội (HUST) tổ chức thi Đánh giá tư duy (TSA) đợt 2 năm 2026, cho gần 21.000 thí sinh, tại 28 điểm thi trên cả nước.
Thị trường chứng khoán ngày 16/3: Cổ phiếu dầu khí bị bán mạnh, dòng tiền thận trọng

Thị trường chứng khoán ngày 16/3: Cổ phiếu dầu khí bị bán mạnh, dòng tiền thận trọng

Các nhà đầu tư giao dịch khá thận trọng trong bối cảnh xung đột quân sự tại Trung Đông chưa có dấu hiệu hạ nhiệt. VN Index giảm nhẹ hơn 3 điểm với thanh khoản thấp, trong khi nhóm dầu khí và phân bón bị bán mạnh.
Hơn 99% cử tri cả nước tham gia bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI

Hơn 99% cử tri cả nước tham gia bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI

Theo Tiểu ban Thông tin tuyên truyền - Hội đồng Bầu cử quốc gia, tính đến 20h ngày 15/3/2026 đã có hơn 76 triệu cử tri tham gia bỏ phiếu, đạt tỉ lệ 99,38%. Nhiều địa phương ghi nhận tỉ lệ cử tri đi bầu rất cao, trong đó Lào Cai và TP. Huế đạt 100%.
CT Group phát triển hệ thống UAV ứng dụng AI, hỗ trợ chữa cháy trong ngõ nhỏ

CT Group phát triển hệ thống UAV ứng dụng AI, hỗ trợ chữa cháy trong ngõ nhỏ

Công ty CT UAV - thành viên của CT Group vừa phát triển hệ thống máy bay không người lái (UAV) bầy đàn hỗ trợ chữa cháy tại các khu vực ngõ nhỏ, hẻm sâu, nơi xe cứu hỏa khó tiếp cận. Giải pháp mang tên "Fire Swarm" vận hành như một “phi đội” UAV phối hợp trên không để xác định vị trí cháy và triển khai dập lửa.
Nhận định phiên giao dịch ngày 16/3: Ưu tiên nắm giữ cổ phiếu cơ bản

Nhận định phiên giao dịch ngày 16/3: Ưu tiên nắm giữ cổ phiếu cơ bản

Phiên giao dịch ngày 13/3 ghi nhận VN-Index giảm trong bối cảnh áp lực bán vẫn chiếm ưu thế, đặc biệt ở nhóm dầu khí, ngân hàng và chứng khoán. Ngược lại, cổ phiếu bất động sản duy trì sắc xanh, hỗ trợ thị trường bớt áp lực. Chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư tập trung nắm giữ những mã có nền tảng vững chắc và tiềm năng lợi nhuận khả quan, hạn chế mua vào các cổ phiếu đang suy yếu.
Hà Nội định hướng bảo tồn phố cổ, hồ Gươm và khu phố cũ trong quy hoạch tầm nhìn 100 năm

Hà Nội định hướng bảo tồn phố cổ, hồ Gươm và khu phố cũ trong quy hoạch tầm nhìn 100 năm

Theo Báo cáo thuyết minh Quy hoạch tổng thể Thủ đô Hà Nội tầm nhìn 100 năm, khu vực phố cổ, phố cũ, hồ Gươm và phụ cận được xác định là khu đô thị lịch sử đặc biệt của Thủ đô, nơi tập trung nhiều công trình có giá trị về lịch sử, văn hóa và kiến trúc. Định hướng quy hoạch đặt trọng tâm vào bảo tồn, tôn tạo và cải tạo không gian đô thị, đồng thời hạn chế phát triển mới nhằm gìn giữ bản sắc đặc trưng của khu vực trung tâm lịch sử Hà Nội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/3/2026: Tuổi Tuất nhiều biến cố, tuổi Mão quý nhân phù trợ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/3/2026: Tuổi Tuất nhiều biến cố, tuổi Mão quý nhân phù trợ

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 16/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Cử tri Hà Nội thực hiện quyền công dân qua từng lá phiếu

Cử tri Hà Nội thực hiện quyền công dân qua từng lá phiếu

Ngay từ sáng sớm 15/3, không khí bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu HĐND các cấp nhiệm kỳ 2026-2031 tại TP. Hà Nội đã diễn ra rộn ràng, nghiêm túc, minh bạch tại nhiều điểm bỏ phiếu trên địa bàn.
song-gia-tri