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

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 15/10: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

Nhận định phiên giao dịch ngày 15/10: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

VN-Index nối dài chuỗi giảm điểm lên sáu phiên liên tiếp, dù đã có thời điểm kiểm định ngưỡng hỗ trợ tâm lý 1.700 điểm và thu hẹp đà giảm vào cuối phiên. Trong bối cảnh thanh khoản chưa cải thiện, lực cầu còn yếu và xu hướng điều chỉnh vẫn chiếm ưu thế, nhà đầu tư được khuyến nghị hạn chế bắt đáy, đồng thời cân nhắc cơ cấu danh mục khi thị trường xuất hiện nhịp hồi kỹ thuật.
VTG 2026: Thúc đẩy sự chuyển đổi cho các nhà sản xuất dệt may và da giày

VTG 2026: Thúc đẩy sự chuyển đổi cho các nhà sản xuất dệt may và da giày

Từ ngày 14 - 17/10/2026 tại Trung tâm Hội chợ và Triển lãm Sài Gòn (SECC) sẽ diễn ra triển lãm Ngành dệt may và da giày của Việt Nam (VTG 2026), triển làm lần này thu hút 400 thương hiệu toàn cầu đến từ 11 quốc gia và vùng lãnh thổ tham gia nhằm tạo cơ hội để các nhà sản xuất và người mua gặp gỡ, khám phá công nghệ mới, tìm kiếm giải pháp và mở rộng hợp tác kinh doanh.
Thị trường chứng khoán ngày 14/10: Họ Vin lấy đi hơn 11 điểm của thị trường, VN Index lùi về vùng 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 14/10: Họ Vin lấy đi hơn 11 điểm của thị trường, VN Index lùi về vùng 1.700 điểm

VN Index có lúc đánh mất mốc 1.700 điểm trước khi hồi nhẹ cuối phiên, nhưng lực cầu vẫn chưa đủ mạnh để xoay chuyển cục diện. Cổ phiếu họ Vin lao dốc, thanh khoản èo uột và khối ngoại bán ròng tiếp tục đẩy tâm lý tiêu cực lên thị trường.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/10/2026: Tuổi Ngọ đón cơ hội tài lộc, tuổi Tỵ cần thận trọng trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/10/2026: Tuổi Ngọ đón cơ hội tài lộc, tuổi Tỵ cần thận trọng trong công việc

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 15/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
Công nghệ lõi mở đường cho nhà máy thông minh vận hành tự chủ

Công nghệ lõi mở đường cho nhà máy thông minh vận hành tự chủ

Ngày 13/10, trong khuôn khổ triển lãm MTA Hanoi 2026, Hội Tự động hóa Việt Nam phối hợp với Informa Markets Việt Nam tổ chức hội thảo “Nhà máy thông minh thế hệ mới: Trí tuệ nhân tạo công nghiệp, thị giác máy và bản sao số cho vận hành tự chủ”.
Lái xe nhàn tênh với ghế massage và trợ lý DiPilot trên BYD Seagull thế hệ mới

Lái xe nhàn tênh với ghế massage và trợ lý DiPilot trên BYD Seagull thế hệ mới

Thế hệ thứ hai của mẫu xe điện đô thị BYD Seagull đánh dấu sự chuyển dịch mạnh mẽ từ một phương tiện di chuyển cá nhân cỡ nhỏ sang định dạng một chiếc xe gia đình thực thụ.
Petrovietnam - dư địa tăng trưởng từ năng lực sẵn có

Petrovietnam - dư địa tăng trưởng từ năng lực sẵn có

Cốt lõi dầu khí đã làm nên một hình ảnh Petrovietnam hơn nửa thế kỷ qua, những đường biên kinh doanh mới giờ đang hiện ra - khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG), chế biến sâu, điện gió ngoài khơi, nhiên liệu mới, dịch vụ kỹ thuật quốc tế và điện hạt nhân. Vấn đề đáng chú ý không phải Tập đoàn đang bước vào bao nhiêu lĩnh vực, mà bao nhiêu năng lực cũ có thể chuyển hóa thành nguồn doanh thu mới?!
Mùa vàng gọi khách, Hồng Thái tìm hướng phát triển du lịch bốn mùa

Mùa vàng gọi khách, Hồng Thái tìm hướng phát triển du lịch bốn mùa

Sở hữu ruộng bậc thang Khâu Tràng, mùa hoa lê, biển mây và những giá trị văn hóa đặc sắc, xã Hồng Thái (tỉnh Tuyên Quang) có nhiều điều kiện phát triển du lịch. Tuy nhiên, để sức hút của cảnh quan chuyển thành giá trị kinh tế và sinh kế bền vững
Nhận định phiên giao dịch ngày 14/10: Kiên nhẫn chờ VN-Index kiểm định ngưỡng 1.700 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 14/10: Kiên nhẫn chờ VN-Index kiểm định ngưỡng 1.700 điểm

VN-Index nối dài chuỗi giảm điểm lên năm phiên liên tiếp, trong khi thanh khoản suy yếu và áp lực bán vẫn lan rộng trên nhiều nhóm ngành. Khi xu hướng giảm chưa có dấu hiệu đảo chiều rõ ràng, nhà đầu tư được khuyến nghị tiếp tục đứng ngoài quan sát, chờ chỉ số kiểm định vùng 1.700 điểm và xuất hiện tín hiệu cải thiện về dòng tiền trước khi giải ngân trở lại.
Nâng cao năng lực số, ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho đoàn viên, thanh niên

Nâng cao năng lực số, ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho đoàn viên, thanh niên

Ngày 10-11/10, tại tỉnh Ninh Bình, Đoàn Thanh niên Văn phòng Chính phủ phối hợp với Tập đoàn MISA tổ chức tập huấn ứng dụng AI trong công việc nghiên cứu, tham mưu, tra cứu chuyên môn, truyền thông và thực hành minh họa trên MISA OneAI.
master