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
Khánh thành Nhà máy Thủy điện Hòa Bình mở rộng - Thêm 480MW cho hệ thống điện quốc gia

Khánh thành Nhà máy Thủy điện Hòa Bình mở rộng - Thêm 480MW cho hệ thống điện quốc gia

Sáng nay, ngày 19/12 tại tỉnh Phú Thọ, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã long trọng tổ chức Lễ khánh thành và tổng kết phong trào thi đua liên kết xây dựng Dự án Nhà máy Thủy điện Hòa Bình mở rộng. Đây là công trình điện trọng điểm quốc gia, có ý nghĩa đặc biệt chào mừng Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng, đồng thời góp phần quan trọng vào việc bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.
Khánh thành dự án mở rộng Nhà ga quốc tế T2 - Cảng Hàng không quốc tế Nội Bài

Khánh thành dự án mở rộng Nhà ga quốc tế T2 - Cảng Hàng không quốc tế Nội Bài

Sáng ngày 19/12, Dự án mở rộng Nhà ga hành khách quốc tế T2 - Cảng Hàng không Quốc tế Nội Bài đã chính thức được khánh thành và đưa vào khai thác, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong chiến lược phát triển hạ tầng hàng không của Việt Nam.
Thị trường chứng khoán ngày 19/12: Bộ ba nhà Vin kéo VN Index vượt 1.700 điểm trở lại

Thị trường chứng khoán ngày 19/12: Bộ ba nhà Vin kéo VN Index vượt 1.700 điểm trở lại

Thị trường trở lại trạng thái hưng phấn khi VN Index bứt phá 27,33 điểm lên 1.704,31 điểm. Các cổ phiếu lớn và đặc biệt là bộ ba nhà Vin đồng loạt bùng nổ, giúp chỉ số kéo dài đà hồi phục sau nhịp điều chỉnh sâu.
Lan tỏa giá trị lịch sử Việt Nam: Cuốn sách "Điện Biên Phủ" phát hành bản tiếng Ả Rập

Lan tỏa giá trị lịch sử Việt Nam: Cuốn sách "Điện Biên Phủ" phát hành bản tiếng Ả Rập

Là tác phẩm sử liệu gốc đặc biệt quan trọng của Đại tướng Võ Nguyên Giáp, cuốn “Điện Biên Phủ” vừa được tái bản trong nước và phát hành bản tiếng Ả Rập, khẳng định giá trị vượt thời gian của chiến thắng lịch sử và tinh thần tự lực, tự cường của dân tộc Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 19/12: Cơ cấu danh mục khi thị trường có nhịp hồi phục

Nhận định phiên giao dịch ngày 19/12: Cơ cấu danh mục khi thị trường có nhịp hồi phục

Dù VN-Index duy trì được đà hồi phục nhẹ sau phiên 18/12, diễn biến thị trường vẫn cho thấy sự giằng co và thận trọng của dòng tiền. Trong bối cảnh thanh khoản chưa cải thiện rõ rệt, nhà đầu tư được khuyến nghị tận dụng các nhịp hồi phục để cơ cấu lại danh mục, ưu tiên những cổ phiếu có nền tảng cơ bản tốt và triển vọng tăng trưởng trung – dài hạn.
AI đang tái định nghĩa tự động hóa công nghiệp như thế nào?

AI đang tái định nghĩa tự động hóa công nghiệp như thế nào?

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành động lực trung tâm của làn sóng tự động hóa công nghiệp mới, đưa các hệ thống điều khiển vượt ra khỏi khuôn khổ dựa trên quy tắc truyền thống để tiến tới mô hình vận hành thông minh, linh hoạt và dựa trên dữ liệu. Từ sản xuất, logistics đến năng lượng và dịch vụ, AI không chỉ nâng cao năng suất mà còn mở ra cách thức hoàn toàn mới để quản lý và điều khiển các quy trình phức tạp.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/12/2025: Tuổi Dần dễ rước xui xẻo, tuổi Tuất nhiều sự quan tâm

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/12/2025: Tuổi Dần dễ rước xui xẻo, tuổi Tuất nhiều sự quan tâm

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 19/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
VinSpeed và Siemens Mobility hợp tác triển khai đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam

VinSpeed và Siemens Mobility hợp tác triển khai đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam

Hợp tác chiến lược giữa VinSpeed và Siemens Mobility được kỳ vọng tạo nền tảng quan trọng cho việc triển khai các tuyến đường sắt tốc độ cao đầu tiên tại Việt Nam, góp phần rút ngắn thời gian di chuyển, tăng cường kết nối vùng miền và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội.
Kinh tế trải nghiệm: “Điểm chạm” quyết định thành công của doanh nghiệp

Kinh tế trải nghiệm: “Điểm chạm” quyết định thành công của doanh nghiệp

Trong bối cảnh người tiêu dùng ngày càng ưu tiên cảm xúc, phong cách sống và sự tương tác thay vì chỉ quan tâm đến công năng sản phẩm, “kinh tế trải nghiệm” đang trở thành động lực tăng trưởng mới của nhiều ngành, trong đó có bất động sản.
Nhận định phiên giao dịch ngày 18/12: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải

Nhận định phiên giao dịch ngày 18/12: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải

Sau nhịp tăng mạnh trước đó, thị trường chứng khoán bước vào phiên điều chỉnh nhẹ khi áp lực chốt lời gia tăng tại nhiều nhóm cổ phiếu. Trong bối cảnh VN-Index tạm thời chững lại trước các vùng kháng cự quan trọng, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải, ưu tiên quản trị rủi ro và quan sát diễn biến dòng tiền trong phiên giao dịch ngày 18/12.
song-gia-tri