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
Ngân hàng MB lãi hơn 9.600 ngay trong Quý I/2026

Ngân hàng MB lãi hơn 9.600 ngay trong Quý I/2026

Quý I/2026, ngân hàng MB mang về hơn 9.600 tỷ đồng lãi trước thuế, tăng 15% so với cùng kỳ nhờ tăng trưởng hoạt động kinh doanh cốt lõi và mảng dịch vụ. Tổng tài sản hợp nhất đạt khoảng 1,61 triệu tỷ đồng, trong đó dư nợ cho vay lên tới 1,12 triệu tỷ đồng.
Phát triển hệ sinh thái Robot và Drone “make in Vietnam”: Một cách tiếp cận chiến lược cho TP.HCM trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ toàn cầu

Phát triển hệ sinh thái Robot và Drone “make in Vietnam”: Một cách tiếp cận chiến lược cho TP.HCM trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ toàn cầu

Robot và drone đang chuyển dịch từ các hệ thống tự động hóa truyền thống sang các hệ thống vật lý thông minh có khả năng tự chủ, qua đó tái cấu trúc sâu sắc phương thức sản xuất và quản trị đô thị. Trong bối cảnh hiện nay, việc phát triển hệ sinh thái robotics không chỉ là lựa chọn công nghệ mà là một chiến lược phát triển mang tính nền tảng, gắn trực tiếp với năng lực cạnh tranh và mức độ tự chủ của nền kinh tế.
TP. Hồ Chí Minh trước bài toán tăng trưởng hai con số: không thể đi bằng "động cơ cũ"

TP. Hồ Chí Minh trước bài toán tăng trưởng hai con số: không thể đi bằng "động cơ cũ"

Mục tiêu tăng trưởng trên 10%/năm giai đoạn 2026–2030 đang đặt TP.HCM trước yêu cầu phải thay đổi căn bản mô hình phát triển. Khi các dư địa tăng trưởng truyền thống dần thu hẹp, tự động hóa, trí tuệ nhân tạo và chuyển đổi số được xem là “động cơ mới” quyết định khả năng bứt phá của đô thị đầu tàu của cả nước.
Chạm 18: Lễ tri ân và trưởng thành của học sinh Chuyên KHXH&NV trở lại với nhiều cảm xúc

Chạm 18: Lễ tri ân và trưởng thành của học sinh Chuyên KHXH&NV trở lại với nhiều cảm xúc

Trở lại với chủ đề “Solaria”, Lễ tri ân và trưởng thành “Chạm 18” hứa hẹn sẽ trở thành dấu mốc đáng nhớ của học sinh khối 12 Trường THPT Chuyên Khoa học Xã hội và Nhân văn trước khi chính thức khép lại tuổi học trò.
Trí tuệ nhân tạo và cuộc tái cấu trúc sức mạnh quốc gia

Trí tuệ nhân tạo và cuộc tái cấu trúc sức mạnh quốc gia

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang nổi lên như công nghệ nền tảng của thời đại mới. Nhưng nếu chỉ nhìn AI như một tiến bộ công nghệ, chúng ta sẽ bỏ lỡ điều cốt lõi hơn: AI đang tái cấu trúc cách các quốc gia tạo ra của cải, vận hành bộ máy và tổ chức quyền lực. Nói cách khác, AI không chỉ là công cụ, mà đang trở thành "hệ điều hành" mới của nền kinh tế và năng lực thực thi quốc gia. Trong bối cảnh đó, cuộc cạnh tranh giữa các quốc gia không còn đơn thuần là cuộc đua công nghệ, mà là cuộc đua về mô hình phát triển và khả năng tổ chức thực thi ở quy mô hệ thống.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/5/2026: Tuổi Dậu tiền bạc dư dả, tuổi Sửu tình cảm gặp sóng gió

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/5/2026: Tuổi Dậu tiền bạc dư dả, tuổi Sửu tình cảm gặp sóng gió

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 9/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 08/5: VN Index tiếp tục xác lập đỉnh mới, nhưng sắc đỏ vẫn lan rộng

Thị trường chứng khoán ngày 08/5: VN Index tiếp tục xác lập đỉnh mới, nhưng sắc đỏ vẫn lan rộng

Dù VN Index tiếp tục tăng sau phiên bứt phá qua 1.900 điểm, phần lớn cổ phiếu trên HoSE vẫn giảm giá, khối ngoại bán ròng mạnh. Thị trường đang bước vào giai đoạn thử thách tâm lý tại vùng cao lịch sử.
CNCTech Thăng Long tuyển dụng nhân viên vận hành máy CNC, máy tiện

CNCTech Thăng Long tuyển dụng nhân viên vận hành máy CNC, máy tiện

Cùng đồng hành với mục tiêu xây dựng hệ sinh thái công nghiệp xanh - thông minh, Công ty Cổ phần CNCTech Thăng Long đang mở rộng đội ngũ và tìm kiếm những ứng viên tiềm năng cho vị trí Nhân viên vận hành máy CNC / Máy tiện.
Cách các cảm biến nhận diện dấu hiệu bất thường trong an ninh mạng

Cách các cảm biến nhận diện dấu hiệu bất thường trong an ninh mạng

Trong bối cảnh các cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi, việc phát hiện sớm và giám sát liên tục hệ thống sản xuất trở thành yếu tố then chốt giúp doanh nghiệp hạn chế rủi ro và tránh gián đoạn vận hành. Các giải pháp tích hợp giữa giám sát lưu lượng, phân tích dữ liệu và trực quan hóa đang mở ra hướng tiếp cận chủ động hơn cho an ninh mạng công nghiệp.
Petrolimex có bước đi chiến lược trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh

Petrolimex có bước đi chiến lược trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh

Ngày 6/5, Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) phối hợp cùng Xuân Cầu Holdings và Selex Motors tổ chức Lễ công bố thành lập Công ty Cổ phần Hạ tầng Năng lượng Xanh Việt Nam. Sự kiện đánh dấu bước đi chiến lược của Petrolimex trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh và mở rộng sang lĩnh vực năng lượng cho giao thông điện tại Việt Nam.
vn-web
song-gia-tri