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
Thị trường chứng khoán ngày 31/3: Bảng điện tử phân hóa, cổ phiếu VIC “gánh” chỉ số

Thị trường chứng khoán ngày 31/3: Bảng điện tử phân hóa, cổ phiếu VIC “gánh” chỉ số

Chỉ số giằng co liên tục quanh vùng 1.665-1.675 điểm, tuy nhiên thị trường vẫn kịp bứt lên nhờ cú kéo ấn tượng từ VIC. Trong khi đó, dòng tiền chưa thật sự bùng nổ, nhưng bên mua vẫn giữ thế chủ động ở nhóm cổ phiếu trụ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/4/2026: Tuổi Sửu làm việc vất vả, tuổi Thân tin vui tài lộc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/4/2026: Tuổi Sửu làm việc vất vả, tuổi Thân tin vui tài lộc

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 1/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Một điểm tựa mang tên “Người lính”

Một điểm tựa mang tên “Người lính”

Trên vùng biển Cát Hải, nơi mỗi ngày hàng trăm lượt tàu cá ra vào, những chiến sĩ biên phòng và lực lượng làm nhiệm vụ trên đảo vẫn âm thầm theo dõi từng chuyến tàu, tuần tra, kiểm soát và hỗ trợ ngư dân. Phía sau mỗi chuyến ra khơi bình yên là sự hiện diện lặng lẽ của những người lính.
Ông Bùi Thế Duy giữ chức Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội

Ông Bùi Thế Duy giữ chức Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội

Thủ tướng Phạm Minh Chính điều động, bổ nhiệm Phó chủ tịch Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam Bùi Thế Duy giữ chức Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội, thời hạn 5 năm, từ ngày 31/3/2026.
Nhận định phiên giao dịch ngày 31/3: Giải ngân thăm dò ở những mã hút dòng tiền

Nhận định phiên giao dịch ngày 31/3: Giải ngân thăm dò ở những mã hút dòng tiền

Sau phiên điều chỉnh ngày 30/3 với áp lực bán lan rộng và dòng tiền vẫn thận trọng, thị trường được dự báo sẽ tiếp tục vận động giằng co trong vùng tích lũy. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư có thể cân nhắc giải ngân thăm dò tại những cổ phiếu đang thu hút dòng tiền trong các nhịp rung lắc, đồng thời duy trì tỷ trọng hợp lý để kiểm soát rủi ro.
Bức tranh ransomware toàn cầu 2026: Số vụ tấn công giảm nhưng rủi ro an ninh mạng vẫn gia tăng

Bức tranh ransomware toàn cầu 2026: Số vụ tấn công giảm nhưng rủi ro an ninh mạng vẫn gia tăng

Theo báo cáo mới công bố của NCC Group, thế giới ghi nhận 635 vụ tấn công bằng mã độc tống tiền (ransomware) trong tháng 2 năm 2026. Con số này thấp hơn đáng kể so với mức kỷ lục 1.099 vụ vào tháng 2 năm 2025. Tuy nhiên, sự sụt giảm này chủ yếu phản ánh sự kiện bất thường khi nhóm ransomware Cl0p thực hiện chiến dịch “lập danh sách hàng loạt” trong năm trước, khiến số lượng sự cố được báo cáo tăng đột biến.
Thị trường bất động sản cao cấp tăng tốc cho cuộc đua trải nghiệm

Thị trường bất động sản cao cấp tăng tốc cho cuộc đua trải nghiệm

Sự thay đổi trong hệ giá trị sống của tầng lớp trung lưu và thượng lưu tại các đô thị lớn đang kéo theo một chuyển dịch đáng chú ý trong cách thị trường bất động sản cao cấp được nhìn nhận và lựa chọn. Từ chỗ ưu tiên các tiêu chí truyền thống như diện tích, vị trí hay giá trị thương hiệu, không gian sống hàng hiệu ngày càng được nhìn nhận qua khả năng định hình phong cách sống và chất lượng trải nghiệm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/3/2026: Tuổi Dần chật vật, tuổi Mùi vô cùng may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/3/2026: Tuổi Dần chật vật, tuổi Mùi vô cùng may mắn

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 31/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Sẽ ban hành thêm 53 tiêu chuẩn quốc gia cho khoa học công nghệ và chuyển đổi số

Sẽ ban hành thêm 53 tiêu chuẩn quốc gia cho khoa học công nghệ và chuyển đổi số

Trong bối cảnh chuyển đổi số và phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo ngày càng đóng vai trò then chốt, Bộ KH&CN đang đẩy mạnh hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật nhằm tạo nền tảng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội.
Productronica Shanghai 2026 tiếp tục khẳng định vai trò là diễn đàn công nghệ quan trọng của khu vực

Productronica Shanghai 2026 tiếp tục khẳng định vai trò là diễn đàn công nghệ quan trọng của khu vực

Triển lãm Productronica Shanghai 2026 - sự kiện hàng đầu châu Á trong lĩnh vực sản xuất điện tử đã được tổ chức từ ngày 25-27/3/2026 tại Shanghai New International Expo Centre. Triển lãm giới thiệu toàn diện chuỗi giá trị từ công nghệ SMT, kiểm định chất lượng, robot công nghiệp đến các giải pháp nhà máy thông minh.
song-gia-tri