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
Tin bài khác
Hà Nội triển khai ứng dụng iHanoi để chuẩn hóa dữ liệu phương tiện và giấy phép lái xe

Hà Nội triển khai ứng dụng iHanoi để chuẩn hóa dữ liệu phương tiện và giấy phép lái xe

UBND thành phố Hà Nội vừa ban hành Văn bản số 6043/UBND-ĐMPT về việc ứng dụng công nghệ để tổng rà soát, làm sạch dữ liệu đăng ký phương tiện và giấy phép lái xe trên địa bàn.
Thị trường chứng khoán ngày 17/11: Bật tăng mạnh ngay đầu tuần, VN Index dễ dàng vượt MA20

Thị trường chứng khoán ngày 17/11: Bật tăng mạnh ngay đầu tuần, VN Index dễ dàng vượt MA20

Thị trường mở đầu tuần mới với cú bật ấn tượng, VN Index tăng gần 19 điểm và đóng cửa ở mức cao nhất phiên. Sắc xanh lan tỏa khắp thị trường, bất chấp thanh khoản vẫn khá dè dặt.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/11/2025: Tuổi Tý vượng tài lộc, tuổi Ngọ nên thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/11/2025: Tuổi Tý vượng tài lộc, tuổi Ngọ nên thận trọng

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 18/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Greenera Southmark và câu chuyện của những nhịp sống bên dòng nước

Greenera Southmark và câu chuyện của những nhịp sống bên dòng nước

Trong quy hoạch đô thị hiện đại, nhiều công trình được ghi nhớ không chỉ bởi quy mô hay kiến trúc, mà bởi một biểu tượng cảnh quan mang bản sắc riêng. Ví dụ như Venetian Macao với kênh đào Venice uốn lượn giữa lòng resort, hay ICONSIAM (Bangkok) với đài phun nước nghệ thuật ven sông Chao Phraya. Với Greenera Southmark, dấu ấn ấy mang tên Harmonia - dòng suối hiền hòa len lỏi giữa nội khu.
Nhận định phiên giao dịch ngày 17/11: Chờ đợi các nhịp biến động tiếp theo để tìm kiếm cơ hội

Nhận định phiên giao dịch ngày 17/11: Chờ đợi các nhịp biến động tiếp theo để tìm kiếm cơ hội

Trong bối cảnh VN-Index kết tuần trong sắc xanh nhưng thanh khoản vẫn duy trì ở mức thấp và xu hướng ngắn hạn chưa thực sự cải thiện, giới phân tích cho rằng thị trường nhiều khả năng tiếp tục xuất hiện các nhịp rung lắc trong phiên 17/11. Nhà đầu tư được khuyến nghị giữ sự thận trọng, chờ đợi những biến động kế tiếp để chọn lọc điểm mua phù hợp thay vì vội vàng giải ngân hoặc mua đuổi trong các nhịp tăng mạnh.
AI xác suất và AI xác định: Chìa khóa cho sản xuất thông minh

AI xác suất và AI xác định: Chìa khóa cho sản xuất thông minh

Trong kỷ nguyên số, khi các nhà sản xuất ngày càng quan tâm đến việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) vào vận hành và tối ưu quy trình, hai khái niệm “AI xác suất” và “AI xác định” thường được nhắc đến. Việc hiểu rõ sự khác biệt giữa chúng giúp doanh nghiệp đưa ra lựa chọn phù hợp, đạt hiệu quả cao và có thể đo lường được trong thực tế sản xuất.
Samsung tung Galaxy Tab A11+: Pin lớn, 4 loa Dolby Atmos, tuỳ chọn 5G

Samsung tung Galaxy Tab A11+: Pin lớn, 4 loa Dolby Atmos, tuỳ chọn 5G

Với màn hình mượt hơn, pin lớn hỗ trợ sạc 25W và hệ thống âm thanh 4 loa Dolby Atmos, Galaxy Tab A11+ trở thành bản nâng cấp đáng chú ý trong phân khúc máy tính bảng tầm trung của Samsung. Thiết bị hiện được bán tại các thị trường châu Âu với hai phiên bản màu Xám và Bạc.
Thêm góc nhìn sử học về công nghệ quân sự cổ và tài năng của Hoàng đế Quang Trung

Thêm góc nhìn sử học về công nghệ quân sự cổ và tài năng của Hoàng đế Quang Trung

Những phát hiện mới về công nghệ quân sự thời Tây Sơn đang gợi mở cách tiếp cận và hướng nghiên cứu sâu sắc hơn về Hoàng đế Quang Trung-Nguyễn Huệ, không chỉ như một tài năng quân sự kiệt xuất mà còn đại diện cho trí tuệ, lòng yêu nước và khát vọng độc lập tự cường của người Việt.
Khoa Xây dựng Đảng tổ chức Lễ kỷ niệm 50 năm thành lập và đón nhận Huân chương Lao động hạng Ba

Khoa Xây dựng Đảng tổ chức Lễ kỷ niệm 50 năm thành lập và đón nhận Huân chương Lao động hạng Ba

Sáng ngày 15/11, Khoa Xây dựng Đảng của Học viện Báo chí và Tuyên truyền thuộc Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh đã long trọng tổ chức Lễ kỷ niệm 50 năm thành lập Khoa (1975-2025) và đón nhận Huân chương Lao động hạng Ba. PGS, TS Đoàn Minh Huấn, Ủy viên Trung ương Đảng, Phó Bí thư Thường trực Đảng ủy, Phó Giám đốc Thường trực Học viện Chính trị quốc gia Hồ Chí Minh dự, trao Huân chương Lao động hạng Ba cho Khoa Xây dựng Đảng và phát biểu tại Lễ kỷ niệm.
Nghiên cứu chế tạo thiết bị phân tích hàm lượng nguyên tố và đo chất lượng nguyên vật liệu bằng kỹ thuật phân tích kích hoạt Nơtron-Gamma tức thời (PGNAA) ở Việt Nam

Nghiên cứu chế tạo thiết bị phân tích hàm lượng nguyên tố và đo chất lượng nguyên vật liệu bằng kỹ thuật phân tích kích hoạt Nơtron-Gamma tức thời (PGNAA) ở Việt Nam

Bài viết giới thiệu về quá trình nghiên cứu chế tạo thiết bị phân tích hàm lượng nguyên tố và đo chất lượng nguyên vật liệu bằng kỹ thuật phân tích kích hoạt nơtron -gamma tức thời (PGNAA).
song-gia-tri