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

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Đại học Bách khoa Hà Nội dự kiến mở phân hiệu mới tại Bắc Ninh

Đại học Bách khoa Hà Nội dự kiến mở phân hiệu mới tại Bắc Ninh

Ngày 20/5, Chủ tịch UBND tỉnh Bắc Ninh đã có buổi làm việc với Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và Trường Đại học Ngoại thương nhằm bàn thảo kế hoạch đầu tư xây dựng cơ sở đào tạo mới trên địa bàn tỉnh.
Sun Group làm chủ đầu tư Dự án hãng hàng không Sun PhuQuoc Airways

Sun Group làm chủ đầu tư Dự án hãng hàng không Sun PhuQuoc Airways

Ngày 20/5, Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định số 979/QĐ-TTg chấp thuận chủ trương đầu tư, đồng thời chấp thuận nhà đầu tư thực hiện Dự án Hãng hàng không Sun PhuQuoc Airways.
Samsung Solve for Tomorrow 2025 dự kiến sẽ tiếp cận khoảng 50.000 học sinh khu vực miền Trung

Samsung Solve for Tomorrow 2025 dự kiến sẽ tiếp cận khoảng 50.000 học sinh khu vực miền Trung

Ngày 21/5, Samsung Việt Nam và Tổ chức Tuổi trẻ Thành đạt Việt Nam (JA Việt Nam) tiếp tục khởi động cuộc thi Samsung Solve for Tomorrow 2025 tại khu vực miền Trung, nhằm đẩy mạnh hơn nữa phong trào STEM, đồng thời truyền cảm hứng và lan tỏa sâu rộng hơn ý nghĩa của cuộc thi tới học sinh khu vực này. Sự kiện nằm trong chuỗi roadshow khởi động cuộc thi tại cả 3 miền Bắc - Trung - Nam.
Quận Ba Đình tăng tốc chuyển đổi số, "kích hoạt" kỷ nguyên Trường học số từ Google

Quận Ba Đình tăng tốc chuyển đổi số, "kích hoạt" kỷ nguyên Trường học số từ Google

Với định hướng đầu tư bài bản và tầm nhìn dài hạn trong chuyển đổi số giáo dục, quận Ba Đình (Hà Nội) đang khẳng định vai trò đầu tàu của Thủ đô trong xây dựng Trường học số. Hội thảo "Mở khoá kỷ nguyên số và kiến tạo Trường học số: Giải pháp từ Google" ngày 20/5 tại trường THCS Giảng Võ đánh dấu cột mốc quan trọng với thành tích nổi bật: THCS Giảng Võ trở thành trường đầu tiên tại Việt Nam có 100% cán bộ, giáo viên, nhân viên đạt chứng chỉ Google Educator.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/5/2025: Tuổi Dần có nhiều khởi sắc, Tuổi Hợi cẩn trọng rủi ro

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/5/2025: Tuổi Dần có nhiều khởi sắc, Tuổi Hợi cẩn trọng rủi ro

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 22/5/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 21/5: Cổ phiếu trụ luân phiên dẫn dắt – khối ngoại trở lại mua ròng

Thị trường chứng khoán ngày 21/5: Cổ phiếu trụ luân phiên dẫn dắt – khối ngoại trở lại mua ròng

Thị trường khép lại phiên giao dịch ngày 21/5 trong sắc xanh tích cực, với VN Index tăng 7,9 điểm lên 1.323,05 điểm. Dù chỉ số tiếp tục duy trì đà phục hồi, nhưng diễn biến thị trường ghi nhận sự phân hóa rõ rệt khi áp lực chốt lời gia tăng tại nhiều cổ phiếu đã tăng nóng. Dòng tiền vẫn hiện diện mạnh mẽ, thể hiện qua thanh khoản duy trì trên 25,2 nghìn tỷ đồng, nhưng có xu hướng luân chuyển linh hoạt giữa các nhóm ngành.
Trường đại học khởi nghiệp

Trường đại học khởi nghiệp

Chủ tịch Hồ Chí Minh lúc sinh thời đã chỉ rõ: “Non sông Việt Nam có trở nên vẻ vang hay không… nhờ một phần lớn ở công học tập của các cháu”. Thực vậy, sức mạnh tri thức và nghiên cứu của thế hệ trẻ đặc biệt ở cấp độ đại học, luôn là một trong những nguồn lực quyết định sự phát triển thịnh vượng của đất nước.
Đạm Cà Mau (PVCFC): Bước chuyển mình chiến lược trong hành trình xanh - số hóa - bền vững

Đạm Cà Mau (PVCFC): Bước chuyển mình chiến lược trong hành trình xanh - số hóa - bền vững

Trước những biến động phức tạp của thị trường và yêu cầu cấp thiết về chuyển đổi nông nghiệp, Đạm Cà Mau đang cho thấy một chiến lược phát triển đầy bản lĩnh và chiều sâu. Doanh nghiệp không chỉ tái cấu trúc mô hình tăng trưởng mà còn tiên phong ứng dụng công nghệ, mở rộng chuỗi giá trị, hướng tới một hệ sinh thái nông nghiệp hiện đại và bền vững.
Kỷ nguyên dầu đá phiến đã đạt đỉnh?

Kỷ nguyên dầu đá phiến đã đạt đỉnh?

Giá dầu giảm đang dẫn tới kỳ vọng về sự suy giảm sản lượng dầu tại Hoa Kỳ, và lần này đà sụt giảm đó sẽ không dễ đảo ngược.
Robot hình người không chân "phá vỡ thị trường" công nghệ

Robot hình người không chân "phá vỡ thị trường" công nghệ

Chuyên gia robot chất liệu nhựa chuyển động igus đã tiết lộ robot hình ngưới đầu tiên của mình, được thiết kế để hỗ trợ các nhiệm vụ sản xuất, dịch vụ sản xuất và vận chuyển công nghiệp,... Đặc biệt, Robot hình người không chân có tên gọi là Iggy Rob với mức giá "phá vỡ thị trường" 47.999 Euro.
siement
Quảng cáo
moxa