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

chao-mung-ngay-bao-chi
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 01/7: Tránh “FOMO” trong giai đoạn nhạy cảm

Nhận định phiên giao dịch ngày 01/7: Tránh “FOMO” trong giai đoạn nhạy cảm

Khởi động tháng 7, thị trường được dự báo tiếp tục duy trì trạng thái tích cực nhờ đà tăng ổn định từ phiên cuối tháng 6. Tuy nhiên, khi chỉ số VN Index dần tiệm cận vùng kháng cự mạnh 1.380 điểm, nhà đầu tư cần thận trọng hơn với các quyết định giải ngân mới, đặc biệt trong bối cảnh sự phân hóa ngành ngày càng rõ nét và tâm lý thị trường đang ở vùng hưng phấn.
AI đang thay đổi cuộc chơi: Đội ngũ bảo trì của bạn đã sẵng sàng?

AI đang thay đổi cuộc chơi: Đội ngũ bảo trì của bạn đã sẵng sàng?

Trong kỷ nguyên trí tuệ nhân tạo, đội ngũ bảo trì không còn chỉ là bộ phận "hậu cần" âm thầm. Họ đang dần trở thành yếu tố then chốt quyết định sự thành bại trong chiến lược AI của doanh nghiệp sản xuất. Không phải vì công tác bảo trì đột ngột trở nên quan trọng hơn mà bởi AI đã đưa vai trò đó lên một tầm chiến lược mới.
Chuyển đổi số liên thông, đồng bộ tới tất cả các cơ quan để chính quyền địa phương 02 cấp không gián đoạn

Chuyển đổi số liên thông, đồng bộ tới tất cả các cơ quan để chính quyền địa phương 02 cấp không gián đoạn

Văn phòng Chính phủ vừa có Thông báo số 329/TB-VPCP kết luận của Phó Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Chí Dũng tại cuộc họp ngày 27/6/2025 về rà soát tiến độ và kết quả triển khai các nhiệm vụ chuyển đổi số liên thông, đồng bộ để chuẩn bị thực hiện mô hình chính quyền địa phương 02 cấp thông suốt, hiệu quả, không gián đoạn từ ngày 01/7/2025.
Chính sách thị thực hiện hành của Việt Nam đối với du khách quốc tế có gì đặc biệt?

Chính sách thị thực hiện hành của Việt Nam đối với du khách quốc tế có gì đặc biệt?

Thực tiễn phát triển du lịch đang đặt ra yêu cầu phải có chính sách thị thực cởi mở, thuận tiện hơn cho du khách quốc tế - yếu tố then chốt để tăng sức hấp dẫn điểm đến Việt Nam và nâng cao vị thế cạnh tranh trên bản đồ du lịch toàn cầu.
Đến gần hơn mục tiêu Net Zero với động cơ tốc độ thay thế

Đến gần hơn mục tiêu Net Zero với động cơ tốc độ thay thế

ABB vừa giới thiệu một giải pháp mới cho ngành công nghiệp với động cơ tốc độ thay đổi LV Titanium, tích hợp sẵn bộ truyền động tốc độ thay đổi (VSD) và động cơ nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao trong một thiết kế nhỏ gọn, plug-and-play. Sản phẩm mới này mang lại hiệu suất đạt chuẩn IE5 cấp hiệu suất cao nhất hiện nay, đồng thời được thiết kế để thay thế trực tiếp cho các động cơ cảm ứng DOL (Direct-On-Line) cũ kỹ, không hiệu quả.
Thị trường chứng khoán ngày 30/6: Dòng tiền chuyển hướng đến nhóm vốn hóa vừa

Thị trường chứng khoán ngày 30/6: Dòng tiền chuyển hướng đến nhóm vốn hóa vừa

Thị trường khép lại tháng 6 với phiên tăng điểm nhẹ, tiếp tục củng cố xu hướng phục hồi ngắn hạn. Dù biên độ dao động hẹp và thanh khoản chưa có sự cải thiện rõ rệt, sắc xanh vẫn lan tỏa trên diện rộng, đặc biệt tại nhóm midcap và cổ phiếu ngành bất động sản, vận tải.
Vinamilk là thương hiệu duy nhất Việt Nam sở hữu 2 cúp Quán quân tại giải thưởng lớn của ngành sữa thế giới

Vinamilk là thương hiệu duy nhất Việt Nam sở hữu 2 cúp Quán quân tại giải thưởng lớn của ngành sữa thế giới

Nếu đầu năm 2025, Vinamilk gây ấn tượng về số lượng 125 sản phẩm mới tung ra thị trường, thì mới đây, doanh nghiệp sữa tỷ đô này đã cho thấy bước tiến vượt bậc cả về “chất” khi là thương hiệu Việt duy nhất được vinh danh tại Giải thưởng đổi mới ngành sữa toàn cầu. Những yếu tố đắt giá nào giúp họ sở hữu “cú đúp” ngôi quán quân về “vị ngon” và “thiết kế bao bì xuất sắc”?
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/7/2025: Tuổi Tuất có kẻ cản trở, tuổi Dần công việc khởi sắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/7/2025: Tuổi Tuất có kẻ cản trở, tuổi Dần công việc khởi sắc

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 1/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Robot công nghiệp - Giải pháp cho bài toán năng suất

Robot công nghiệp - Giải pháp cho bài toán năng suất

ABB Robotics vừa công bố ba mẫu robot công nghiệp hạng nặng mới với khả năng xử lý tải trọng lên đến 350kg, được đánh giá là hàng đầu trong ngành hiện nay. Đây là bước tiến mới trong chiến lược mở rộng danh mục sản phẩm của ABB, nâng tổng số dòng robot công nghiệp của hãng lên 11 họ và 60 biến thể, tạo thành hệ sinh thái robot toàn diện nhất trên thị trường hiện nay.
Sunshine Group bước sang kỷ nguyên công nghệ: Đặt cược vào AI và bán dẫn

Sunshine Group bước sang kỷ nguyên công nghệ: Đặt cược vào AI và bán dẫn

Sau gần một thập kỷ ghi dấu ấn đậm nét trên thị trường bất động sản, Tập đoàn Sunshine (Sunshine Group) đang tự tin bước vào một kỷ nguyên mới với chiến lược tái cấu trúc toàn diện, mạnh dạn đặt cược vào hai lĩnh vực mũi nhọn của nền kinh tế số.
siement
Quảng cáo
moxa