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 9/1: Nhà đầu tư ngắn hạn duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải

Nhận định phiên giao dịch ngày 9/1: Nhà đầu tư ngắn hạn duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải

Thị trường phiên 8/1 ghi nhận sự phân hóa rõ nét cùng áp lực chốt lời tại nhóm vốn hóa lớn, khiến VN-Index rung lắc và đối mặt với vùng kháng cự ngắn hạn. Trong bối cảnh động lượng tăng vẫn duy trì nhưng rủi ro điều chỉnh đang hiện hữu, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư ngắn hạn duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải.
Trí tuệ nhân tạo tái định nghĩa điều phối chuỗi cung ứng trong kỷ nguyên bất định

Trí tuệ nhân tạo tái định nghĩa điều phối chuỗi cung ứng trong kỷ nguyên bất định

Trong bối cảnh kinh tế toàn cầu liên tục biến động, chuỗi cung ứng không còn vận hành theo những tuyến cố định và dễ dự báo. Thay vào đó, chúng đã trở thành các mạng lưới phức hợp, nơi nhà cung cấp, hệ thống công nghệ và đối tác kinh doanh phải phối hợp chặt chẽ trong điều kiện rủi ro thường trực. Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp vẫn đang xử lý sự phức tạp này bằng các quy trình phản ứng rời rạc, thiếu tính liên thông. Thách thức cốt lõi hiện nay không nằm ở việc thiếu dữ liệu, mà ở khả năng điều phối thông minh toàn bộ chuỗi giá trị.
Siemens và NVIDIA hợp tác chiến lược, kiến tạo Hệ điều hành AI cho công nghiệp

Siemens và NVIDIA hợp tác chiến lược, kiến tạo Hệ điều hành AI cho công nghiệp

Siemens và NVIDIA vừa công bố mở rộng quan hệ đối tác chiến lược nhằm đưa trí tuệ nhân tạo (AI) từ môi trường số ra thế giới thực, với mục tiêu tái định hình toàn bộ chuỗi giá trị công nghiệp - từ thiết kế, kỹ thuật, sản xuất đến vận hành và chuỗi cung ứng, thông qua việc xây dựng Hệ điều hành AI cho công nghiệp.
Học sinh Hà Nội tích cực lan toả lối sống xanh trong môi trường học đường

Học sinh Hà Nội tích cực lan toả lối sống xanh trong môi trường học đường

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường ngày càng trở thành vấn đề cấp thiết, nhiều hoạt động ý nghĩa đã được triển khai trong môi trường học đường nhằm nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho học sinh. Nổi bật trong số đó là sự kiện Ngày đổi giấy thuộc chuỗi chương trình Green Life, do Câu lạc bộ Green Hanoi - Amsterdam (THPT chuyên Hà Nội - Amsterdam) tổ chức.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/1/2026: Tuổi Mão rất khó tập trung, tuổi Hợi vượng duyên

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/1/2026: Tuổi Mão rất khó tập trung, tuổi Hợi vượng duyên

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 9/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 8/1: Chốt lời ồ ạt cuối phiên, VN Index điều chỉnh sau khi tiến gần vùng 1.900 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 8/1: Chốt lời ồ ạt cuối phiên, VN Index điều chỉnh sau khi tiến gần vùng 1.900 điểm

Thị trường hưng phấn đầu phiên, có lúc tiến gần vùng 1.900 điểm, nhưng đà tăng không kéo dài khi áp lực chốt lời bùng lên mạnh mẽ vào cuối ngày. VN Index đảo chiều giảm điểm với thanh khoản vượt 40 nghìn tỷ đồng, trong đó nhiều cổ phiếu Vin lao dốc trở thành tâm điểm chú ý của thị trường.
CES 2026 khai mạc tại Mỹ: AI trở thành nền tảng trung tâm của công nghệ tiêu dùng

CES 2026 khai mạc tại Mỹ: AI trở thành nền tảng trung tâm của công nghệ tiêu dùng

Ngay từ ngày đầu khai mạc, CES 2026 đã cho thấy sự dịch chuyển mạnh mẽ của công nghệ tiêu dùng, khi AI được tích hợp sâu vào sản phẩm, còn robot hình người như Atlas của Hyundai - Boston Dynamics tiến gần hơn tới các ứng dụng thực tế trong sản xuất và dịch vụ.
Nhận định phiên giao dịch ngày 8/1: VN-Index vượt kháng cự then chốt, kỳ vọng nhịp tăng mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 8/1: VN-Index vượt kháng cự then chốt, kỳ vọng nhịp tăng mới

VN-Index có phiên bứt phá mạnh khi tăng hơn 45 điểm, chính thức vượt vùng kháng cự then chốt 1.800 điểm cùng sự cải thiện rõ rệt của thanh khoản. Diễn biến này cho thấy xu hướng tăng ngắn hạn đang được củng cố, mở ra kỳ vọng về một nhịp tăng mới của thị trường.
Rittal ra mắt hệ thống dẫn dây khí nén, rút ngắn tới 90% thời gian đấu dây bảng điều khiển

Rittal ra mắt hệ thống dẫn dây khí nén, rút ngắn tới 90% thời gian đấu dây bảng điều khiển

Rittal Automation Systems vừa giới thiệu một giải pháp mới nhằm đẩy nhanh quá trình sản xuất tủ điện và thiết bị đóng cắt: hệ thống xử lý và dẫn dây bằng khí nén, cho phép cấp các dây dẫn đã được lắp ráp sẵn đến các trạm làm việc một cách tự động, chính xác và đúng thời điểm. Theo nhà sản xuất, công nghệ này có thể giúp giảm tới 90% thời gian đấu dây bảng điều khiển, vốn là một trong những công đoạn tốn nhiều công sức và dễ phát sinh sai sót nhất.
Thành lập Trung tâm quốc gia hỗ trợ sản xuất thử chip bán dẫn

Thành lập Trung tâm quốc gia hỗ trợ sản xuất thử chip bán dẫn

Sự ra đời của Trung tâm quốc gia hỗ trợ sản xuất thử chip bán dẫn của Việt Nam thể hiện quyết tâm của Việt Nam trong việc xây dựng một hệ sinh thái bán dẫn hoàn chỉnh, từ khâu thiết kế, sản xuất thử nghiệm đến thương mại hóa sản phẩm.
song-gia-tri