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
Việt Nam là điểm sáng về kinh tế số và định hướng phát triển AI

Việt Nam là điểm sáng về kinh tế số và định hướng phát triển AI

Đánh giá về tiến trình chuyển đổi số và phát triển trí tuệ nhân tạo tại Việt Nam, Phó Tổng Thư ký Liên Hợp Quốc, Đặc phái viên Liên Hợp Quốc về Công nghệ Amandeep Singh Gill cho rằng Việt Nam đang nổi lên là điểm sáng về kinh tế số, với định hướng phát triển AI đúng đắn, lấy con người làm trung tâm và dựa trên nền tảng hạ tầng, thể chế vững chắc.
Maison Indochine Hanoi chính thức ra mắt với triển lãm “Âm vang một thế kỷ Nghệ thuật Việt Nam”

Maison Indochine Hanoi chính thức ra mắt với triển lãm “Âm vang một thế kỷ Nghệ thuật Việt Nam”

Nhân dịp chính thức ra mắt, Maison Indochine Hanoi giới thiệu tới công chúng không gian nghệ thuật mới tại Hà Nội thông qua triển lãm “Âm vang một thế kỷ Nghệ thuật Việt Nam”. Sự kiện khai mạc ngày 18/1 không chỉ đánh dấu sự hiện diện của Maison Indochine Hanoi trên bản đồ nghệ thuật Thủ đô mà còn mở đầu cho chuỗi hoạt động hướng tới kỷ niệm 100 năm Trường Mỹ thuật Đông Dương - cột mốc có ý nghĩa đặc biệt trong lịch sử mỹ thuật Việt Nam.
Cup

Cup'n'Care sẵn sàng gọi vốn cho dự án cá nhân hóa trải nghiệm cà phê Việt bằng robot AI

Cup'n'Care - doanh nghiệp khởi nghiệp hoạt động trong lĩnh vực tiêu dùng đã hoàn tất gói tư vấn toàn diện trong khuôn khổ Chương trình hỗ trợ Doanh nghiệp đổi mới sáng tạo (ĐMST), qua đó từng bước hoàn thiện nền tảng để tham gia mạng lưới gọi vốn từ các nhà đầu tư mạo hiểm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/1/2026: Tuổi Sửu phát triển tốt đẹp, tuổi Tý hao tài tốn của

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/1/2026: Tuổi Sửu phát triển tốt đẹp, tuổi Tý hao tài tốn của

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 19/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khi hạ tầng truyền thông chưa theo kịp tham vọng AI

Khi hạ tầng truyền thông chưa theo kịp tham vọng AI

Trong khi các doanh nghiệp sản xuất trên toàn cầu đang tăng tốc triển khai trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu vận hành, một khảo sát mới của Weavix lại chỉ ra nghịch lý đáng chú ý: công nhân sản xuất tuyến đầu đã sẵn sàng đón nhận AI, nhưng hạ tầng và công cụ truyền thông tại nhà máy vẫn tụt hậu. Rào cản lớn nhất đối với chuyển đổi số không nằm ở con người, mà ở chính những thiết bị mà họ buộc phải sử dụng mỗi ngày.
Chuyện mài ngòi, giữ chữ

Chuyện mài ngòi, giữ chữ

Những chiếc bút máy nhiều màu sắc, kích thước to, nhỏ nằm yên trên bàn, mỗi chiếc đều mang một câu chuyện riêng của nhà sản xuất.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/1/2026: Tuổi Dậu quý nhân che chở, tuổi Thân nhiều may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/1/2026: Tuổi Dậu quý nhân che chở, tuổi Thân nhiều 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 18/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Multiply Labs đẩy mạnh tự động hóa trong sản xuất liệu pháp tế bào

Multiply Labs đẩy mạnh tự động hóa trong sản xuất liệu pháp tế bào

Tự động hóa đang làm thay đổi hoạt động sản xuất liệu pháp tế bào, giúp giảm chi phí, nâng cao tính nhất quán và mở rộng quy mô các quy trình sản xuất vô trùng.
Ứng dụng AI trong tổ chức sự kiện: Startup Việt tìm hướng tăng tốc thương mại hóa nhờ kết nối đầu tư qua Đề án 844

Ứng dụng AI trong tổ chức sự kiện: Startup Việt tìm hướng tăng tốc thương mại hóa nhờ kết nối đầu tư qua Đề án 844

Trong làn sóng chuyển đổi số và ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) vào quản trị - vận hành, lĩnh vực tổ chức sự kiện đang chứng kiến sự xuất hiện của nhiều mô hình công nghệ mới. Tại Việt Nam, startup Event365.ai đang theo đuổi hướng tiếp cận khác biệt khi kết hợp nền tảng quản lý sự kiện số với sản phẩm phần cứng thông minh, qua đó từng bước hoàn thiện mô hình kinh doanh và tìm kiếm cơ hội tăng tốc thương mại hóa thông qua các hoạt động kết nối đầu tư.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: ABBank bứt phá năm 2025 - Lợi nhuận gấp đôi kế hoạch

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: ABBank bứt phá năm 2025 - Lợi nhuận gấp đôi kế hoạch

Tuần qua, đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: ABBank bứt phá năm 2025; Vietcombank và BIDV điều chỉnh mặt bằng lãi suất cho vay; HDBank vượt mốc 50.000 tỷ đồng...
song-gia-tri