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
Thúc đẩy mạnh mẽ đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số và xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia

Thúc đẩy mạnh mẽ đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số và xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia

Văn phòng Chính phủ có Thông báo số 624/TB-VPCP ngày 16/11/2025 kết luận Phiên họp lần thứ năm Ban Chỉ đạo của Chính phủ về phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số và Đề án 06 (Ban Chỉ đạo của Chính phủ).
Trải nghiệm sáng tạo cùng workshop “Hành trang lính mới” tại Nhà hát Kịch Việt Nam

Trải nghiệm sáng tạo cùng workshop “Hành trang lính mới” tại Nhà hát Kịch Việt Nam

Tối 15/11, dự án văn hoá nghệ thuật Mở Màn Mở Mang đã tổ chức thành công workshop “Hành trang lính mới” tại Nhà hát Kịch Việt Nam. Sự kiện được thiết kế như một không gian mở, nơi khán giả có cơ hội vừa thưởng thức nghệ thuật, vừa có thể trải nghiệm những hoạt động tương tác thú vị.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/11/2025: Tuổi Ngọ dễ bị lừa gạt, tuổi Dậu tin vui về lương thưởng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/11/2025: Tuổi Ngọ dễ bị lừa gạt, tuổi Dậu tin vui về lương thưởng

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 19/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 18/11: Lấy lại đà tăng cuối phiên, VN Index tiếp đà hồi phục

Thị trường chứng khoán ngày 18/11: Lấy lại đà tăng cuối phiên, VN Index tiếp đà hồi phục

Rung lắc ở giữa phiên tưởng như sẽ kéo thị trường vào một phiên điều chỉnh, nhưng lực cầu cuối phiên đã lấy lại sắc xanh nhẹ cho bảng điện tử. VN Index rút chân đẹp khỏi đường MA20 và tăng gần 6 điểm, củng cố kỳ vọng hướng về vùng 1.700 điểm.
Herbalife Vietnam đồng hành cùng Liên Đoàn Bóng Đá Việt Nam

Herbalife Vietnam đồng hành cùng Liên Đoàn Bóng Đá Việt Nam

Herbalife Vietnam đồng hành cùng Liên Đoàn Bóng Đá Việt Nam tổ chức buổi đào tạo về dinh dưỡng thể thao nâng cao cho các huấn luyện viên và cầu thủ bóng đá
Nhận định phiên giao dịch ngày 18/11: VN-Index thoát xu hướng điều chỉnh, tín hiệu tích cực trở lại

Nhận định phiên giao dịch ngày 18/11: VN-Index thoát xu hướng điều chỉnh, tín hiệu tích cực trở lại

Phiên giao dịch mở cửa tuần mới với những tín hiệu lạc quan khi VN-Index bật tăng mạnh trong phiên 17/11, qua đó thoát khỏi nhịp điều chỉnh kéo dài trước đó. Chỉ số không chỉ lấy lại mốc điểm quan trọng mà còn phát đi tín hiệu phục hồi – tích lũy tích cực, tạo nền tảng cho kỳ vọng cải thiện xu hướng trong những phiên tiếp theo
Sẽ có các chính sách mới nâng cao năng lực tự chủ công nghệ an ninh mạng

Sẽ có các chính sách mới nâng cao năng lực tự chủ công nghệ an ninh mạng

Trong kỷ nguyên số, an ninh mạng không chỉ là yêu cầu bảo vệ mà còn là động lực thúc đẩy đổi mới sáng tạo và làm chủ công nghệ. Trong đó, việc hướng đến thiết lập một khung pháp lý hiện đại, đồng bộ để tăng cường khả năng phòng vệ quốc gia, đồng thời mở ra không gian phát triển rộng hơn cho doanh nghiệp công nghệ Việt Nam là rất quan trọng.
Khi đam mê khoa học cất cánh: Những công trình xuất sắc tại Giải thưởng KHCN Sinh viên 2025

Khi đam mê khoa học cất cánh: Những công trình xuất sắc tại Giải thưởng KHCN Sinh viên 2025

Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Sinh viên năm 2025 - sự kiện lớn nhất dành cho nghiên cứu trẻ đã mang đến bức tranh đa dạng về tư duy khoa học của sinh viên Việt Nam. Trong 628 công trình dự thi, nhiều nghiên cứu nổi bật của Đại học Bách khoa Hà Nội ghi dấu ấn mạnh mẽ nhờ tính ứng dụng cao, từ điều khiển drone, phương tiện tự hành tới mô hình AI phân vùng tổn thương da.
Liên hoan Phim châu Âu 2025 sẽ diễn ra tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh

Liên hoan Phim châu Âu 2025 sẽ diễn ra tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh

Hơn 20 bộ phim đại diện cho các nền văn hóa châu Âu sẽ đến với khán giả Việt Nam tại Liên hoan Phim châu Âu 2025, diễn ra từ 20/11 đến 6/12 tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh. Sự kiện do Phái đoàn EU phối hợp các đại sứ quán và tổ chức văn hóa châu Âu tổ chức, hứa hẹn mang đến một hành trình khám phá điện ảnh giàu nhân văn và sáng tạo.
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.
song-gia-tri