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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/5/2026: Tuổi Mùi công việc thuận lợi, tuổi Thìn vướng phải rắc rối

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/5/2026: Tuổi Mùi công việc thuận lợi, tuổi Thìn vướng phải rắc rối

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 8/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 07/5: Ánh hào quang “đỉnh lịch sử” che khuất sắc đỏ thị trường

Thị trường chứng khoán ngày 07/5: Ánh hào quang “đỉnh lịch sử” che khuất sắc đỏ thị trường

Chỉ số VN Index bứt phá lên 1.909,01 điểm, lập đỉnh lịch sử mới cho thị trường, nhưng phía sau “hào quang” đó là một phiên phân hóa mạnh, khi dòng tiền chỉ tập trung kéo cổ phiếu trụ và nhiều nhóm ngành đồng loạt suy yếu.
Intel và Outsight hợp tác đưa trí tuệ không gian 3D và AI vật lý vào hạ tầng doanh nghiệp

Intel và Outsight hợp tác đưa trí tuệ không gian 3D và AI vật lý vào hạ tầng doanh nghiệp

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo đang mở rộng từ thế giới số sang môi trường vật lý, Intel và Outsight vừa công bố một thỏa thuận hợp tác chiến lược nhằm thúc đẩy triển khai các giải pháp AI vật lý (Physical AI) trong môi trường doanh nghiệp. Sự hợp tác này hướng tới việc cung cấp các hệ thống giám sát và phân tích chuyển động của con người, phương tiện và robot theo thời gian thực, giúp các tổ chức tối ưu hóa hoạt động và nâng cao khả năng ra quyết định tại biên mạng (edge).
Nâng cao hiệu quả quản trị đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân qua SCA 2026

Nâng cao hiệu quả quản trị đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân qua SCA 2026

Diễn ra từ ngày 6 - 8/5/2026, tại TP. Hồ Chí Minh, Diễn đàn và Triển lãm Quốc tế Đô thị thông minh Châu Á tại Việt Nam - SMART CITY ASIA 2026 (SCA 2026) sẽ góp phần thúc đẩy hiệu quả quản trị đô thị và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân tại các tỉnh, thành phố của Việt Nam.
Làm chủ công nghệ ghép tế bào gốc: Hệ thống điều trị “đa lớp” mở lối sống cho bệnh nhân u lympho ác tính

Làm chủ công nghệ ghép tế bào gốc: Hệ thống điều trị “đa lớp” mở lối sống cho bệnh nhân u lympho ác tính

Lần đầu tiên Bệnh viện 19-8 (Bộ Công an) thực hiện thành công một ca u lympho ác tính hiếm gặp, tiên lượng nặng đã được điều trị thành công nhờ kỹ thuật ghép tế bào gốc tự thân - quy trình y sinh phức tạp đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ từ hóa trị liều cao, thu thập, bảo quản tế bào đến vận hành môi trường vô trùng tuyệt đối. Thành công này không chỉ cứu sống người bệnh mà còn cho thấy bước tiến trong việc làm chủ các “hệ thống công nghệ điều trị tích hợp” tại Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 7/5: Hiện thực hóa lợi nhuận khi VN-Index tiệm cận vùng 1.925 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 7/5: Hiện thực hóa lợi nhuận khi VN-Index tiệm cận vùng 1.925 điểm

Sau nhịp tăng mạnh cùng sự cải thiện của thanh khoản và độ lan tỏa dòng tiền, VN-Index được kỳ vọng tiếp tục hướng lên vùng 1.925 điểm trong ngắn hạn. Tuy nhiên, áp lực chốt lời có thể gia tăng khi chỉ số tiến gần vùng kháng cự mạnh, khiến nhà đầu tư được khuyến nghị cân nhắc hiện thực hóa lợi nhuận từng phần và ưu tiên chiến lược giao dịch ngắn hạn theo nhịp thị trường.
Thiết bị chuyển mạch công nghiệp 5G đầu tiên cho nhà máy ra mắt tại Hannover Messe

Thiết bị chuyển mạch công nghiệp 5G đầu tiên cho nhà máy ra mắt tại Hannover Messe

Tại triển lãm công nghiệp hàng đầu thế giới Hannover Messe, tập đoàn công nghệ mạng Belden đã giới thiệu thiết bị chuyển mạch công nghiệp 5G được mô tả là “đầu tiên trên thế giới” được thiết kế riêng cho môi trường nhà máy. Thiết bị mang tên BRS-5G hứa hẹn mang lại khả năng kết nối 5G riêng tư nhanh chóng và đáng tin cậy, giúp các doanh nghiệp sản xuất triển khai hệ thống tự động hóa linh hoạt hơn mà không cần đầu tư lớn vào hạ tầng cáp truyền thống.
50 tỷ USD được đầu tư cho Sáng kiến Lưới điện Liên Á

50 tỷ USD được đầu tư cho Sáng kiến Lưới điện Liên Á

Ngân hàng Phát triển châu Á (ADB) cam kết hỗ trợ 70 tỷ USD đến năm 2035 cho hạ tầng năng lượng và số hóa tại châu Á-Thái Bình Dương, trong đó 50 tỷ USD tập trung cho các dự án đường dây, hệ thống lưu trữ điện, nhằm tích hợp năng lượng tái tạo xuyên biên giới khu vực châu Á - Thái Bình Dương.
Thị trường chứng khoán ngày 06/5: Dòng tiền tìm đến nhóm midcaps, VN Index vượt mốc 1.890 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 06/5: Dòng tiền tìm đến nhóm midcaps, VN Index vượt mốc 1.890 điểm

Khối ngoại bán ròng mạnh nhưng VN Index vẫn bứt phá tốt, vượt mốc 1.890 điểm, đóng cửa sát vùng đỉnh cũ. Dòng tiền thông minh tìm đến nhóm chứng khoán và midcaps, khiến sự chi phối của nhóm Vin với điểm số suy giảm.
Phát triển vật liệu xây dựng xanh: Đòn bẩy cho kinh tế bền vững

Phát triển vật liệu xây dựng xanh: Đòn bẩy cho kinh tế bền vững

Trong bối cảnh Việt Nam đẩy mạnh tăng trưởng xanh và phát triển kinh tế carbon thấp, việc chuyển đổi sang sử dụng vật liệu xây dựng xanh đang trở thành yêu cầu cấp thiết. Tại Hội thảo “Vật liệu xây dựng xanh, xu thế phát triển bền vững” ngày 5/5, các chuyên gia và nhà quản lý đã nhấn mạnh vai trò then chốt của lĩnh vực này trong quá trình xanh hóa ngành Xây dựng, đồng thời đề xuất nhiều giải pháp thúc đẩy chuyển đổi toàn diện, hướng tới phát triển bền vững.
vn-web
song-gia-tri