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

ar
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 2/4: Hạn chế mua đuổi cổ phiếu tiệm cận vùng kháng cự

Nhận định phiên giao dịch ngày 2/4: Hạn chế mua đuổi cổ phiếu tiệm cận vùng kháng cự

Sau phiên tăng điểm mạnh nhưng rung lắc cuối ngày, thị trường được dự báo tiếp tục phân hóa trong phiên 2/4. Các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư thận trọng, hạn chế mua đuổi những cổ phiếu đã tăng nóng và đang tiến sát vùng kháng cự để tránh rủi ro điều chỉnh.
Lựa chọn thiết bị an toàn phù hợp quy trình  theo tiêu chuẩn IEC 6151

Lựa chọn thiết bị an toàn phù hợp quy trình theo tiêu chuẩn IEC 6151

Trong các ngành công nghiệp chế biến, việc xác định Mức độ toàn vẹn an toàn (SIL) không phải là một quyết định cảm tính hay dựa trên kinh nghiệm chủ quan. Theo tiêu chuẩn IEC 61511, SIL phải được xác định thông qua một quy trình phân tích rủi ro có cấu trúc, trong đó xem xét mối liên hệ giữa hậu quả của sự cố nguy hiểm, tần suất xảy ra và hiệu quả của các lớp bảo vệ hiện có. Khi bước nền tảng này được thực hiện đúng cách, việc thiết kế và triển khai hệ thống an toàn trở nên rõ ràng và có cơ sở hơn; ngược lại, nếu bỏ qua, toàn bộ hệ thống có thể được xây dựng trên những giả định thiếu chắc chắn.
Khoa học và Công nghệ tăng trưởng ấn tượng - khẳng định vai trò trụ cột của nền kinh tế tri thức

Khoa học và Công nghệ tăng trưởng ấn tượng - khẳng định vai trò trụ cột của nền kinh tế tri thức

Tháng 3/2026 ghi dấu bước tăng trưởng ấn tượng của ngành Khoa học và Công nghệ với doanh thu hơn 516.000 tỷ đồng, đóng góp GDP tăng 28%. Kết quả này phản ánh rõ nét quá trình chuyển đổi từ tư duy quản lý sang kiến tạo phát triển, theo định hướng của Nghị quyết 57.
Đón đầu chuyển dịch năng lượng, BSR tăng tốc phát triển nguồn nhân lực

Đón đầu chuyển dịch năng lượng, BSR tăng tốc phát triển nguồn nhân lực

Trước làn sóng chuyển dịch năng lượng và yêu cầu ngày càng cao về đổi mới sáng tạo, phát triển bền vững, BSR đẩy mạnh hợp tác với các trường đại học và cơ sở nghiên cứu nhằm xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao - yếu tố then chốt để nâng cao năng lực cạnh tranh và thích ứng với giai đoạn phát triển mới.
Đưa tiếng nói người dân vào dữ liệu: Hướng đi cho đổi mới sáng tạo bao trùm

Đưa tiếng nói người dân vào dữ liệu: Hướng đi cho đổi mới sáng tạo bao trùm

Chiều 31/3, tại Hà Nội, Trung tâm Hỗ trợ Khởi nghiệp Sáng tạo Quốc gia (NSSC) - Bộ Khoa học và Công nghệ, Viện Nghiên cứu Quản lý Phát triển Bền vững (MSD) phối hợp với Hội Nghiên cứu Khoa học về Đông Nam Á - Việt Nam (SEARAV) tổ chức hội thảo “Dữ liệu bao trùm cho phát triển bền vững và đổi mới sáng tạo mở”.
Thị trường chứng khoán ngày 01/04: VN Index vượt 1.700 điểm, dòng tiền trở lại mạnh hơn trong phiên mở đầu tháng 4

Thị trường chứng khoán ngày 01/04: VN Index vượt 1.700 điểm, dòng tiền trở lại mạnh hơn trong phiên mở đầu tháng 4

Thị trường mở đầu tháng 4 bằng một phiên hồi phục tích cực khi tâm lý nhà đầu tư được cải thiện nhờ bối cảnh quốc tế bớt căng thẳng. VN Index tạo GAP tăng vượt đường MA20, thanh khoản cải thiện rõ rệt và sắc xanh lan tỏa ở nhiều nhóm ngành, cho thấy nhịp hồi ngắn hạn vẫn đang được duy trì.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/4/2026: Tuổi Sửu buôn bán thuận lợi, tuổi Dậu lao đao công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/4/2026: Tuổi Sửu buôn bán thuận lợi, tuổi Dậu lao đao công việc

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 2/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Lãi suất cho vay mua nhà tại nhiều ngân hàng đang điều chỉnh tăng mạnh

Lãi suất cho vay mua nhà tại nhiều ngân hàng đang điều chỉnh tăng mạnh

Trước xu hướng lãi suất huy động tăng, lãi suất cho vay, nhất là với các khoản vay mua nhà đã được ngân hàng điều chỉnh tăng.
GOM 2026: Cầu Nắng - Thắp sáng ước mơ của trẻ thơ

GOM 2026: Cầu Nắng - Thắp sáng ước mơ của trẻ thơ

The 1% Fund là một dự án thiện nguyện được thành lập bởi học sinh trường THPT Chuyên Hà Nội - Amsterdam và THPT Chuyên Nguyễn Huệ với châm ngôn “One percent. One change” - một phần trăm tấm lòng của mỗi người cũng có thể kiến tạo một sức ảnh hưởng nhất định đến cộng đồng.
ROBOHUB Vietnam đồng hành cùng Trường Tiểu học Trung Yên tổ chức Ngày hội AI, STEM và Robotics

ROBOHUB Vietnam đồng hành cùng Trường Tiểu học Trung Yên tổ chức Ngày hội AI, STEM và Robotics

Ngày 31/3, Trường Tiểu học Trung Yên (phường Yên Hòa) đã diễn ra Ngày hội trải nghiệm Trí tuệ nhân tạo (AI), STEM và Robotics, thu hút đông đảo cán bộ, giáo viên, phụ huynh và học sinh tham gia.
song-gia-tri