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

ar
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/3: VN Index đối mặt nguy cơ rung lắc mạnh đầu tuần

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/3: VN Index đối mặt nguy cơ rung lắc mạnh đầu tuần

Sau phiên lao dốc hơn 51 điểm ngày 20/3, VN Index đã lùi về 1.647,81 điểm và xuyên thủng vùng hỗ trợ MA200 trên đồ thị ngày. Diễn biến này khiến thị trường bước vào phiên 23/3 với áp lực tâm lý rất lớn, trong bối cảnh xu hướng ngắn hạn suy yếu rõ rệt và rủi ro call margin diện rộng.
Trí tuệ nhân tạo và vai trò tăng cường năng lực con người trong sản xuất

Trí tuệ nhân tạo và vai trò tăng cường năng lực con người trong sản xuất

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang bước vào một giai đoạn phát triển mới, nơi các hệ thống không chỉ tạo nội dung mà còn có khả năng hành động. Sự xuất hiện của Agentic AI - hay trí tuệ nhân tạo tác nhân đang mở ra một bước ngoặt quan trọng trong lĩnh vực sản xuất, vượt xa những gì Generative AI từng mang lại.
Nike x Beats ra mắt tai nghe đo nhịp tim Powerbeats Pro 2

Nike x Beats ra mắt tai nghe đo nhịp tim Powerbeats Pro 2

Phiên bản Powerbeats Pro 2 Nike Special Edition tích hợp theo dõi sức khỏe ngay trên tai nghe, hướng tới người dùng yêu thể thao và vận động cường độ cao.
Thị trường chứng khoán ngày 20/3: VN Index giảm hơn 51 điểm, lùi về sát MA200 trong phiên cơ cấu quỹ

Thị trường chứng khoán ngày 20/3: VN Index giảm hơn 51 điểm, lùi về sát MA200 trong phiên cơ cấu quỹ

Phiên giao dịch diễn ra với đầy áp lực khi sắc đỏ lan rộng trên toàn thị trường ngay từ đầu phiên và gia tăng mạnh về cuối ngày, đặc biệt trong đợt cơ cấu danh mục của các quỹ ETF. VN Index giảm hơn 51 điểm, lùi về vùng đường MA200, trong bối cảnh khối ngoại bán ròng gần 1,9 nghìn tỷ đồng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/3/2026: Tuổi Tý thuận lợi, tuổi Thân hành xử bốc đồng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/3/2026: Tuổi Tý thuận lợi, tuổi Thân hành xử bốc đồng

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 21/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Sàn Giao dịch Công nghệ TP. Hồ Chí Minh ra mắt phiên bản mới 2026

Sàn Giao dịch Công nghệ TP. Hồ Chí Minh ra mắt phiên bản mới 2026

Sàn Giao dịch Công nghệ phiên bản mới của TP. Hồ Chí Minh kỳ vọng sẽ thực sự phát huy giá trị vì là nơi gặp gỡ thực chất giữa nhu cầu đổi mới công nghệ từ doanh nghiệp và nguồn cung tri thức
Nhận định phiên giao dịch ngày 20/3: Áp lực rung lắc còn lớn?

Nhận định phiên giao dịch ngày 20/3: Áp lực rung lắc còn lớn?

Sau phiên 19/3 giảm hơn 14 điểm và đánh mất mốc 1.700 điểm, thị trường bước vào phiên 20/3 với nhiều áp lực đan xen. Bối cảnh quốc tế vẫn bất lợi khi Cục Dự trữ Liên bang Mỹ giữ nguyên lãi suất, chứng khoán toàn cầu biến động mạnh và căng thẳng Trung Đông tiếp tục leo thang, trong khi trong nước là phiên cơ cấu danh mục của một số quỹ ETF.
Từ Block đến PayPal: AI đang viết lại "luật chơi" ngành thanh toán

Từ Block đến PayPal: AI đang viết lại "luật chơi" ngành thanh toán

Không chỉ riêng Block, hàng loạt công ty fintech như Klarna, PayPal hay Stripe đều đang tăng tốc ứng dụng AI để tối ưu vận hành. Làn sóng này phản ánh sự dịch chuyển mạnh mẽ sang mô hình tự động hóa, nơi hiệu suất và chi phí trở thành ưu tiên hàng đầu.
Khi an toàn thực phẩm trở thành tiêu chuẩn cốt lõi của công nghệ bao bì & chế biến

Khi an toàn thực phẩm trở thành tiêu chuẩn cốt lõi của công nghệ bao bì & chế biến

Năm 2026, ngành bao bì - chế biến toàn cầu bước vào thời kỳ chuyển đổi mạnh mẽ, khi an toàn thực phẩm trở thành tiêu chuẩn cạnh tranh cốt lõi. Sự thay đổi trong tiêu chuẩn quốc tế cùng sức ép đổi mới công nghệ buộc doanh nghiệp không chỉ đầu tư máy móc, mà còn phải chứng minh khả năng kiểm soát chất lượng bằng dữ liệu rõ ràng, từ quy trình vô trùng, kiểm tra rủi ro đến việc đạt các chứng nhận quốc tế. Trong bối cảnh đó, ProPak Vietnam 2026, dưới sự bảo trợ của Sở Công Thương TP.HCM, trở thành “bàn đo công nghệ” quan trọng, nơi doanh nghiệp so sánh, chọn lựa và định hình cấu trúc sản xuất an toàn - bền vững - đạt chuẩn toàn cầu cho chu kỳ tăng trưởng mới.
EVN nâng cấp 30 tổ máy nhiệt điện xử lý khí thải đáp ứng quy chuẩn khí thải mới

EVN nâng cấp 30 tổ máy nhiệt điện xử lý khí thải đáp ứng quy chuẩn khí thải mới

Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) vừa lên kế hoạch nâng cấp 30 tổ máy nhiệt điện với tổng công suất 14.324 MW, để cải tạo hệ thống xử lý khí thải nhằm đáp ứng quy chuẩn môi trường mới; bảo đảm duy trì nguồn cung điện ổn định, bảo vệ môi trường.
song-gia-tri