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
Máy quét laser 4D+: Bước tiến mới cho tự động hóa công nghiệp

Máy quét laser 4D+: Bước tiến mới cho tự động hóa công nghiệp

Một bước tiến đáng chú ý trong lĩnh vực thị giác máy và tự động hóa vừa được công bố bởi SiLC Technologies, khi hãng này ra mắt máy quét laser dạng đường thẳng Eyeonic Trace Ultra với độ chính xác lên tới 100 micron ở khoảng cách tối đa 5 mét. Đây là mức độ chính xác tương đương độ dày của một sợi tóc người, mở ra tiềm năng lớn cho các ứng dụng kiểm tra và đo lường công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao.
Siemens ra mắt tác nhân AI công nghiệp tự động hóa kỹ thuật tại Hannover Messe

Siemens ra mắt tác nhân AI công nghiệp tự động hóa kỹ thuật tại Hannover Messe

Siemens vừa giới thiệu hệ thống AI công nghiệp mới mang tên Eigen Engineering Agent, có khả năng lập kế hoạch và triển khai các nhiệm vụ kỹ thuật tự động hóa trong môi trường công nghiệp.
Kiến trúc xanh: Từ khoa học công trình đến thực tế hành nghề

Kiến trúc xanh: Từ khoa học công trình đến thực tế hành nghề

Ngày nay, việc đưa các yếu tố tự nhiên vào trong đời sống con người ngày càng phổ biến. Vì vậy, xu hướng “kiến trúc xanh” ra đời. Xu hướng này được áp dụng trong các thiết kế kiến trúc nhằm kết nối con người, hướng hoạt động sống và làm việc hàng ngày gần gũi hơn với thiên nhiên.
Viettel Post bắt tay FedEx, tăng tốc logistics xuyên biên giới

Viettel Post bắt tay FedEx, tăng tốc logistics xuyên biên giới

Ngày 22/4/2026 tại Hà Nội, Viettel Post và FedEx công bố thiết lập quan hệ hợp tác chiến lược tại Việt Nam. Thỏa thuận được kỳ vọng nâng cao năng lực logistics xuyên biên giới, tối ưu vận hành và mở rộng cơ hội cho doanh nghiệp Việt tham gia sâu hơn vào chuỗi cung ứng toàn cầu.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/4: Thời điểm mở thêm vị thế mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/4: Thời điểm mở thêm vị thế mua mới

VN-Index đảo chiều tăng mạnh sau phiên rung lắc, với thanh khoản bùng nổ và xuất hiện tín hiệu kỹ thuật tích cực. Dù độ rộng thị trường chưa cải thiện, triển vọng hồi phục đang được củng cố, mở ra cơ hội gia tăng tỷ trọng cổ phiếu.
Đào tạo tự động hóa qua thực hành: Chìa khóa chuẩn bị nguồn nhân lực kỹ thuật tương lai

Đào tạo tự động hóa qua thực hành: Chìa khóa chuẩn bị nguồn nhân lực kỹ thuật tương lai

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại chuyển mình mạnh mẽ dưới tác động của tự động hóa và chuyển đổi số, các trường đại học kỹ thuật đang đối mặt với một yêu cầu cấp thiết: đào tạo ra những sinh viên không chỉ nắm vững lý thuyết mà còn có khả năng ứng dụng thực tiễn. Một ví dụ tiêu biểu là Đại học Kettering (Mỹ), nơi đang tiên phong trong việc đưa các hệ thống tự động hóa tiên tiến vào môi trường học tập thực hành, giúp sinh viên tiếp cận gần hơn với thực tế sản xuất.
Vinamilk báo lãi Quý I/2026 tăng 55% so với cùng kỳ, cổ tức tiền mặt tiếp tục duy trì mức cao

Vinamilk báo lãi Quý I/2026 tăng 55% so với cùng kỳ, cổ tức tiền mặt tiếp tục duy trì mức cao

Sáng ngày 22/4, Công ty Cổ phần Sữa Việt Nam (Vinamilk – mã chứng khoán: VNM) đã tổ chức Đại hội đồng cổ đông (ĐHĐCĐ) thường niên năm 2026. Đại hội thông qua kế hoạch tăng trưởng ổn định, duy trì mức chi trả cổ tức ở mức cao và nền tảng phát triển trong giai đoạn mới.
PSI tăng tốc theo mô hình ngân hàng đầu tư, kỳ vọng lợi nhuận 2026 tăng hai chữ số

PSI tăng tốc theo mô hình ngân hàng đầu tư, kỳ vọng lợi nhuận 2026 tăng hai chữ số

Sau một năm 2025 vượt kế hoạch ấn tượng, Công ty Cổ phần Chứng khoán Dầu khí (PSI) đang bước vào giai đoạn tăng tốc mới với định hướng rõ ràng: phát triển theo mô hình ngân hàng đầu tư trong lĩnh vực công nghiệp năng lượng. Trọng tâm chiến lược là khai thác hiệu quả hệ sinh thái Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (PVN) và Ngân hàng PVcomBank, từ đó mở rộng quy mô hoạt động và nâng cao chất lượng tăng trưởng.
Đại Hồng Phát - Khớp nối và truyền động tạo giá trị cốt lõi và bền vững cho doanh nghiệp

Đại Hồng Phát - Khớp nối và truyền động tạo giá trị cốt lõi và bền vững cho doanh nghiệp

Với mục tiêu mở rộng thị trường, hệ thống phân phối sản phẩm và giới thiệu giải pháp truyền động trục chính hãng châu Âu, tối ưu tổng chi phí sở hữu (TCO) cho doanh nghiệp phía Bắc, mở rộng đối tác giao thương trong và ngoài nước; Công ty Đại Hồng Phát đã tham gia triển lãm Công Nghiệp và Sản xuất Việt Nam (VIMF Hải Phòng 2026) - một trong những sự kiện quy mô lớn, quy tụ khoảng hơn 300 gian hàng đến từ 15 quốc gia và vùng lãnh thổ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/4/2026: Tuổi Sửu hung cát đan xen, tuổi Tý nhiều may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/4/2026: Tuổi Sửu hung cát đan xen, tuổi Tý nhiều may mắn

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 23/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri