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-thong-bao
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/2/2026: Tuổi Tý một ngày vượng, tuổi Dần chú ý lối hành xử

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/2/2026: Tuổi Tý một ngày vượng, tuổi Dần chú ý lối hành xử

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 28/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 27/2: VN Index chạm 1.900 điểm rồi hạ nhiệt, áp lực chốt lời gia tăng cuối phiên

Thị trường chứng khoán ngày 27/2: VN Index chạm 1.900 điểm rồi hạ nhiệt, áp lực chốt lời gia tăng cuối phiên

Thị trường khởi sắc trong buổi sáng khi VN Index có thời điểm chạm mốc 1.900 điểm. Tuy nhiên, áp lực chốt lời gia tăng trong phiên chiều khiến chỉ số thu hẹp đà tăng và đóng cửa sát tham chiếu.
GS.VS. Châu Văn Minh giữ cương vị Bí thư Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam

GS.VS. Châu Văn Minh giữ cương vị Bí thư Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam

Giáo sư, Viện sĩ Châu Văn Minh - Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nguyên Ủy viên Trung ương Đảng các khóa XI, XII, XIII được chỉ định giữ chức Bí thư Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam nhiệm kỳ 2025-2030, tiếp tục đảm trách vai trò hạt nhân chính trị trong hệ thống các hội khoa học - kỹ thuật cả nước.
Robot tự hành hướng tới tăng tính linh hoạt cho nhà máy

Robot tự hành hướng tới tăng tính linh hoạt cho nhà máy

Những robot di động tự hành có khả năng tùy biến hoàn toàn đầu tiên được phát triển tại Anh đã được Siemens triển khai cùng Expert Technologies Group và RMGroup, nhằm nâng cao tính linh hoạt trong vận hành nhà máy và kho bãi.
AI trong bệnh viện: Người bệnh được lợi gì?

AI trong bệnh viện: Người bệnh được lợi gì?

Đẩy mạnh ứng dụng CNTT và AI trong bệnh viện đang cho thấy quyết tâm "số hóa tận gốc" mọi quy trình - từ quản lý, tài chính đến chuyên môn lâm sàng. AI không còn là khái niệm xa vời mà đã trở thành công cụ thiết thực, hỗ trợ bác sĩ thực hành chuẩn mực, cập nhật liên tục, qua đó nâng cao chất lượng khám chữa bệnh một cách toàn diện.
Khắc ghi lời Bác dặn ngành Y: Đoàn kết - Nhân ái - Xây dựng nền y học Việt Nam

Khắc ghi lời Bác dặn ngành Y: Đoàn kết - Nhân ái - Xây dựng nền y học Việt Nam

Nhân ngày Thầy thuốc Việt Nam 27/2, bức thư của Chủ tịch Hồ Chí Minh gửi cán bộ ngành Y tế, đăng trên Báo Nhân Dân ngày 27/2/1955, vẫn vẹn nguyên giá trị. Chỉ với 368 từ ngắn gọn, súc tích, Người đã căn dặn ba nội dung cốt lõi: thật thà đoàn kết, thương yêu người bệnh và xây dựng nền y học nước nhà - trở thành kim chỉ nam cho nhiều thế hệ thầy thuốc Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 27/2: Lựa chọn những mã giữ vững vùng hỗ trợ

Nhận định phiên giao dịch ngày 27/2: Lựa chọn những mã giữ vững vùng hỗ trợ

Thị trường tiếp tục duy trì xu hướng hồi phục sau phiên tăng điểm tích cực, song áp lực rung lắc tại vùng cao vẫn hiện hữu. Các công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư theo dõi sát diễn biến chỉ số, ưu tiên lựa chọn những cổ phiếu giữ vững vùng hỗ trợ để giải ngân từng phần, thay vì mua đuổi ở các nhịp tăng mạnh.
Hiện đại hóa hệ thống với DCS mở, linh hoạt

Hiện đại hóa hệ thống với DCS mở, linh hoạt

Được phát triển nhằm giải quyết những thách thức phổ biến trong công nghiệp như hệ thống cũ kỹ, chi phí vận hành gia tăng và áp lực tối ưu nguồn lực, giải pháp EcoStruxure Foxboro SDA của Schneider Electric được thiết kế với kiến trúc mở và định nghĩa bằng phần mềm, cho phép tách rời phần cứng khỏi phần mềm. Cách tiếp cận này giúp doanh nghiệp bảo vệ các khoản đầu tư hiện có, đồng thời tạo điều kiện cho quá trình hiện đại hóa diễn ra linh hoạt và ít rủi ro hơn.
Đồng bộ triển khai Luật Chuyển giao công nghệ mới

Đồng bộ triển khai Luật Chuyển giao công nghệ mới

Phó Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Chí Dũng vừa ký ban hành Quyết định số 269/QĐ-TTg ngày 12/02/2026 về Kế hoạch triển khai thi hành Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật Chuyển giao công nghệ. Kế hoạch được ban hành nhằm bảo đảm sự chỉ đạo thống nhất của Chính phủ và Thủ tướng Chính phủ, đồng thời tăng cường phối hợp chặt chẽ giữa các bộ, ngành, địa phương và các cơ quan, tổ chức liên quan trong quá trình triển khai thực hiện Luật số 115/2025/QH15.
Thị trường chứng khoán ngày 26/2: Cổ phiếu VIC tăng trần kéo VN Index

Thị trường chứng khoán ngày 26/2: Cổ phiếu VIC tăng trần kéo VN Index

Thị trường bật tăng gần 19 điểm nhờ lực kéo mạnh từ nhóm Vingroup, đặc biệt là VIC tăng trần. Tuy nhiên, phía sau sắc xanh là sự phân hóa mạnh và cú bán ròng hơn 3 nghìn tỷ đồng của khối ngoại, chủ yếu tại VNM.
song-gia-tri