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

dai-hoi-dang
Tin bài khác
Những

Những 'đột phá' chiến lược từ Đại hội XIV của Đảng: Chìa khóa để Việt Nam phát triển nhanh, bền vững và bao trùm

Đại hội XIV của Đảng được kỳ vọng sẽ tạo ra những chuyển động mang tính bước ngoặt cho sự phát triển đất nước trong giai đoạn mới. Trước thềm Đại hội XIV, các chuyên gia, trí thức cho rằng, những đột phá về thể chế, khoa học - công nghệ, văn hóa và con người sẽ là chìa khóa để Việt Nam phát triển nhanh, bền vững và bao trùm, lấy hạnh phúc của Nhân dân làm thước đo.
Khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo nâng tầm vị thế Việt Nam trong kỷ nguyên mới

Khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo nâng tầm vị thế Việt Nam trong kỷ nguyên mới

Nhân dịp Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng - dấu mốc quan trọng mở ra giai đoạn phát triển mới của đất nước, Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ Nguyễn Mạnh Hùng chia sẻ về vai trò của khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trong việc trở thành động lực trung tâm cho phát triển nhanh và bền vững của Việt Nam.
HUST phát huy sứ mệnh đào tạo nhân lực, hội tụ tinh hoa khoa học công nghệ

HUST phát huy sứ mệnh đào tạo nhân lực, hội tụ tinh hoa khoa học công nghệ

Đại hội XIV của Đảng đã mở ra một giai đoạn phát triển mới với tư duy phát triển mang tính đột phá, đặt khoa học - công nghệ, đổi mới sáng tạo và con người vào vị trí trung tâm. Trong bối cảnh đó, Đại học Bách khoa Hà Nội (HUST) xác định tiếp tục phát huy sứ mệnh đào tạo nhân lực chất lượng cao, hội tụ các nghiên cứu khoa học tinh hoa, gắn chặt chiến lược phát triển quốc gia, hướng tới mô hình đại học đổi mới sáng tạo và khởi nghiệp tinh gọn, hiệu quả, tiệm cận các chuẩn mực quốc tế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/1/2026: Tuổi Dần tin tức tốt, tuổi Tuất cạnh tranh bất lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/1/2026: Tuổi Dần tin tức tốt, tuổi Tuất cạnh tranh bất lợi

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 20/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 19/1: Nhóm dầu khí trở lại, VN Index tiến gần vùng đỉnh cũ

Thị trường chứng khoán ngày 19/1: Nhóm dầu khí trở lại, VN Index tiến gần vùng đỉnh cũ

Dù gặp rung lắc nhẹ vào cuối phiên sáng và đầu phiên chiều, thị trường bất ngờ bứt tốc vào cuối phiên khi dòng tiền ồ ạt nhập cuộc trong phiên ATC. VN Index tăng gần 18 điểm, tiến sát mốc 1.900 trong sự dẫn dắt của nhóm dầu khí và nhiều cổ phiếu trụ.
Phiên trù bị Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Phiên trù bị Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Sáng 19/1/2026, Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng Cộng sản Việt Nam họp phiên trù bị tại Trung tâm Hội nghị Quốc gia, Thủ đô Hà Nội.
Xây dựng Bắc Ninh phát triển nhanh, bền vững, trở thành thành phố trực thuộc Trung ương trước năm 2030

Xây dựng Bắc Ninh phát triển nhanh, bền vững, trở thành thành phố trực thuộc Trung ương trước năm 2030

Trong không khí Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng, đồng chí Nguyễn Hồng Thái, Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng, Bí thư Tỉnh ủy Bắc Ninh đã trả lời phỏng vấn các cơ quan báo chí trung ương và địa phương về tầm nhìn, mục tiêu và những định hướng lớn nhằm xây dựng Bắc Ninh phát triển nhanh, bền vững, hiện đại, giàu bản sắc; phấn đấu trở thành thành phố trực thuộc Trung ương trước năm 2030.
Nhà đầu tư Jack Kuo - Mở cánh cửa kết nối Startup Việt với mạng lưới vốn toàn cầu

Nhà đầu tư Jack Kuo - Mở cánh cửa kết nối Startup Việt với mạng lưới vốn toàn cầu

Trong bối cảnh hệ sinh thái khởi nghiệp Việt Nam đang từng bước chuyển mình theo chiều sâu và hội nhập quốc tế, sự tham gia của các nhà đầu tư nước ngoài giàu kinh nghiệm được xem là “chìa khóa” giúp start-up nội địa tiếp cận nguồn vốn, tri thức và thị trường toàn cầu. Tại Hội nghị kết nối thúc đẩy hoạt động đầu tư cho các dự án và doanh nghiệp khởi nghiệp đổi mới sáng tạo, nhà đầu tư quốc tế Jack Kuo đã chia sẻ nhiều góc nhìn chiến lược, đồng thời bày tỏ cam kết đồng hành, kết nối start-up Việt với mạng lưới vốn quốc tế.
Nhận định phiên giao dịch ngày 19/1: Hạn chế mua đuổi trong các nhịp hồi kỹ thuật

Nhận định phiên giao dịch ngày 19/1: Hạn chế mua đuổi trong các nhịp hồi kỹ thuật

Sau nhịp phục hồi của VN-Index trong phiên 16/1, tín hiệu kỹ thuật vẫn tích cực nhưng cần thời gian tích lũy để duy trì xu hướng tăng. Trong bối cảnh dòng tiền thận trọng, chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư hạn chế mua đuổi ở các nhịp hồi kỹ thuật.
Bảo đảm Văn kiện Đại hội XIV trở thành động lực đổi mới tư duy và hành động, khơi dậy khát vọng phát triển

Bảo đảm Văn kiện Đại hội XIV trở thành động lực đổi mới tư duy và hành động, khơi dậy khát vọng phát triển

Việc chuẩn bị và xây dựng Văn kiện trình Đại hội XIV của Đảng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, không chỉ là bước tổng kết 40 năm tiến hành công cuộc đổi mới, 35 năm thực hiện Cương lĩnh xây dựng đất nước (năm 1991), 5 năm thực hiện Nghị quyết Đại hội XIII của Đảng, mà còn hoạch định tầm nhìn, định hướng chiến lược cho giai đoạn phát triển mới của đất nước. Đồng chí Nguyễn Văn Nên, Ủy viên Bộ Chính trị, Thường trực Tiểu ban Văn kiện Đại hội XIV đã trao đổi với báo chí về những quan điểm, chủ trương mới, đột phá trong dự thảo các văn kiện.
song-gia-tri