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

vaa
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 25/12: Nắm giữ những mã chưa xuất hiện lực cung mạnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 25/12: Nắm giữ những mã chưa xuất hiện lực cung mạnh

Phiên giao dịch ngày 24/12 khép lại với sắc xanh duy trì trên VN-Index, cho thấy xu hướng đi lên của thị trường vẫn được giữ vững dù đà tăng có phần chậm lại. Trong bối cảnh dòng tiền tiếp tục phân hóa và tập trung vào nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư ưu tiên nắm giữ những mã đang trong xu hướng tăng ổn định, chưa xuất hiện áp lực bán mạnh, đồng thời thận trọng lựa chọn cơ hội giao dịch ngắn hạn.
Quản trị nguồn vốn con người thích ứng với thực tế kinh tế xã hội mới

Quản trị nguồn vốn con người thích ứng với thực tế kinh tế xã hội mới

Kỷ nguyên mới 21 chứng kiến những thành tựu kinh tế phát triển mạnh mẽ nhờ sự phát triển khoa học công nghệ của thời đại công nghệ số và đặc biệt là nền kinh tế thị trường.
SafeGate School Plus nỗ lực bảo vệ trẻ em - vì một thế hệ công dân số chuẩn

SafeGate School Plus nỗ lực bảo vệ trẻ em - vì một thế hệ công dân số chuẩn

Mới đây, trong khuôn khổ sự kiện Internet Day 2025, Công ty Cổ phần An ninh mạng SCS đã giới thiệu giải pháp công nghệ SafeGate School Plus nhằm bảo vệ trẻ em trong môi trường an ninh mạng, nỗ lực xây dựng một thế hệ công dân số chuẩn, an toàn trên không gian số.
Thị trường chứng khoán ngày 24/12: Phút cuối giằng co, VN Index suýt mất chuỗi tăng

Thị trường chứng khoán ngày 24/12: Phút cuối giằng co, VN Index suýt mất chuỗi tăng

Những rung lắc mạnh ở cuối phiên khiến nhiều nhà đầu tư tưởng thị trường “gãy nhịp” sau chuỗi tăng nóng. Nhưng đúng thời điểm ATC, lực kéo từ nhóm tài chính và một vài trụ lớn đã đảo chiều cục diện, giúp VN Index chốt phiên tăng gần 11 điểm kèm thanh khoản tích cực.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/12/2025: Tuổi Sửu việc làm cản trở, tuổi Thìn mọi việc suôn sẻ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/12/2025: Tuổi Sửu việc làm cản trở, tuổi Thìn mọi việc suôn sẻ

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 25/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Phố Hàng Mã rực rỡ sắc màu Giáng sinh, sức mua vẫn trầm lắng

Phố Hàng Mã rực rỡ sắc màu Giáng sinh, sức mua vẫn trầm lắng

Những ngày cận kề Giáng sinh, phố Hàng Mã trở nên rực rỡ, lung linh với đủ sắc màu của mùa lễ hội. Dọc tuyến phố, hàng loạt cửa hàng đồng loạt “khoác áo mới”, bày bán đa dạng các mặt hàng trang trí Noel, thu hút người dân và du khách đến tham quan, mua sắm, chụp ảnh.
Từ năm 2026, sinh viên sẽ được miễn học phí và giáo trình môn Giáo dục Quốc phòng và An ninh

Từ năm 2026, sinh viên sẽ được miễn học phí và giáo trình môn Giáo dục Quốc phòng và An ninh

Quốc hội vừa thông qua Nghị quyết về một số cơ chế, chính sách đặc thù, vượt trội để thực hiện đột phá phát triển giáo dục và đào tạo. Theo đó, Nhà nước sẽ bảo đảm nguồn lực để miễn học phí và giáo trình môn Giáo dục Quốc phòng và An ninh cho sinh viên theo lộ trình do Chính phủ quy định. Nghị quyết có hiệu lực từ 1/1/2026.
MỌT 2025: Vọng Miên - Gieo mầm yêu thương từ từng trang sách

MỌT 2025: Vọng Miên - Gieo mầm yêu thương từ từng trang sách

The 1% Fund là dự án thiện nguyện do học sinh Trường THPT Chuyên Hà Nội – Amsterdam và Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ sáng lập, hoạt động với châm ngôn “One percent. One change” - chỉ một phần trăm tấm lòng của mỗi người cũng có thể tạo nên những thay đổi tích cực cho cộng đồng. Đến nay, dự án đã đi qua hơn nửa chặng đường của mùa thứ 10, ghi dấu bằng nhiều hoạt động sôi nổi, cùng những thành công đáng tự hào qua các sự kiện thường niên MỌT, GOM và chuỗi tiền sự kiện SAN.
Hà Nội định hình đô thị xanh - thông minh vận hành bằng AI, lấy người dân làm trung tâm

Hà Nội định hình đô thị xanh - thông minh vận hành bằng AI, lấy người dân làm trung tâm

Chiều 23/12, UBND TP Hà Nội phối hợp với Hiệp hội Phần mềm và Dịch vụ công nghệ thông tin Việt Nam tổ chức phiên toàn thể với chủ đề “Đô thị xanh - Thông minh vận hành bằng trí tuệ nhân tạo (AI)”. Hội thảo diễn ra trong khuôn khổ Hội nghị Thành phố thông minh Việt Nam - Châu Á 2025 (Vietnam - Asia Smart City Summit 2025).
Nhận định phiên giao dịch ngày 24/12: Canh cơ hội ở nhóm ngân hàng – chứng khoán

Nhận định phiên giao dịch ngày 24/12: Canh cơ hội ở nhóm ngân hàng – chứng khoán

Phiên giao dịch ngày 23/12, VN-Index tăng mạnh và tiến sát vùng kháng cự ngắn hạn, cho thấy xu hướng hồi phục vẫn được duy trì dù thị trường phân hóa. Trong bối cảnh này, nhà đầu tư có thể canh cơ hội tại nhóm cổ phiếu ngân hàng và chứng khoán – những nhóm đang thu hút dòng tiền và giữ vai trò dẫn dắt thị trường.
song-gia-tri