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
AMBA mùa 2 kiến tạo giá trị nhân lực chất lượng cao lĩnh vực tự động hóa và sản xuất công nghiệp

AMBA mùa 2 kiến tạo giá trị nhân lực chất lượng cao lĩnh vực tự động hóa và sản xuất công nghiệp

Chiều 6/2, cuộc thi Chung kết Automation Machine Builder Award mùa 2 (AMBA 2026) diễn ra tại Hà Nội, khép lại hành trình hơn ba tháng học tập, đào tạo và trải nghiệm thực tế của sinh viên kỹ thuật lĩnh vực tự động hóa và sản xuất công nghiệp trên toàn quốc.
Thị trường chứng khoán ngày 6/2: VN Index “mất sâu” đường MA50, dòng tiền tháo chạy khỏi thị trường

Thị trường chứng khoán ngày 6/2: VN Index “mất sâu” đường MA50, dòng tiền tháo chạy khỏi thị trường

Áp lực bán gia tăng mạnh trong suốt phiên đã kéo VN Index giảm hơn 27 điểm, đánh mất mốc hỗ trợ quan trọng và xuyên thủng đường MA50. Sắc đỏ bao trùm toàn thị trường, trong khi tâm lý thận trọng tiếp tục chi phối dòng tiền.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/2/2026: Tuổi Tuất dễ vướng thị phi, tuổi Dần dấu hiệu tích cực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/2/2026: Tuổi Tuất dễ vướng thị phi, tuổi Dần dấu hiệu tích cực

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 7/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Intel ra mắt Xeon 600 series cho máy trạm: Tối đa 86 lõi, hiệu năng AI tăng mạnh

Intel ra mắt Xeon 600 series cho máy trạm: Tối đa 86 lõi, hiệu năng AI tăng mạnh

Intel vừa chính thức giới thiệu dòng vi xử lý máy trạm Xeon 600 series, tên mã Granite Rapids Workstation, hướng tới nền tảng workstation thế hệ mới với số lõi kỷ lục, khả năng mở rộng mạnh mẽ và cải thiện đáng kể hiệu năng đa luồng lẫn AI/ML so với thế hệ tiền nhiệm.
Báo chí lan tỏa động lực khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số

Báo chí lan tỏa động lực khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số

Ngày 06/02/2026, tại Hà Nội, Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) đã tổ chức Lễ trao Giải thưởng báo chí về khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số (KHCN, ĐMST&CĐS) năm 2025.
Nhận định phiên giao dịch ngày 6/2: VN-Index có thể kiểm định lại vùng hỗ trợ 1.690 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 6/2: VN-Index có thể kiểm định lại vùng hỗ trợ 1.690 điểm

Phiên giao dịch ngày 5/2 khép lại trong sắc đỏ với thanh khoản suy giảm mạnh, cho thấy tâm lý thận trọng tiếp tục chi phối thị trường. Khi VN-Index đang dao động sát vùng hỗ trợ quan trọng 1.780 điểm, rủi ro điều chỉnh ngắn hạn gia tăng, buộc nhà đầu tư cần đặc biệt lưu ý vùng hỗ trợ kế tiếp quanh mốc 1.690 điểm trong các phiên tới.
Hà Nội xếp thứ hai châu Á trong bảng xếp hạng điểm đến được yêu thích nhất năm 2026

Hà Nội xếp thứ hai châu Á trong bảng xếp hạng điểm đến được yêu thích nhất năm 2026

Tripadvisor công bố Hà Nội đứng thứ hai châu Á trong danh sách Travelers’ Choice Best of the Best Destinations 2026, chỉ sau Bali (Indonesia). Thứ hạng này phản ánh sức hút ngày càng rõ nét của Thủ đô trên bản đồ du lịch quốc tế, trong bối cảnh du lịch Hà Nội tiếp tục ghi nhận mức tăng trưởng ấn tượng cả về lượng khách lẫn doanh thu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/2/2026: Tuổi Sửu khá dư dả, tuổi Thân suy nghĩ tiêu cực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/2/2026: Tuổi Sửu khá dư dả, tuổi Thân suy nghĩ tiêu cực

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 6/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 5/2: VN Index tiếp tục giảm điểm, thị trường thiếu lực đỡ ngoài nhóm Vin

Thị trường chứng khoán ngày 5/2: VN Index tiếp tục giảm điểm, thị trường thiếu lực đỡ ngoài nhóm Vin

Phiên giao dịch diễn ra trong trạng thái giằng co với biên độ hẹp, song áp lực bán vẫn chiếm ưu thế khiến VN Index tiếp tục giảm điểm và đóng cửa tại vùng thấp nhất phiên. Dù nhóm cổ phiếu họ Vin hồi phục mạnh, sắc đỏ vẫn bao trùm phần lớn thị trường trong bối cảnh thanh khoản suy giảm rõ rệt.
Nhận định phiên giao dịch ngày 5/2: Hạn chế việc mua thêm

Nhận định phiên giao dịch ngày 5/2: Hạn chế việc mua thêm

Sau phiên giảm mạnh ngày 4/2 khiến VN-Index đánh mất mốc tâm lý 1.800 điểm, xu hướng ngắn hạn của thị trường được đánh giá kém tích cực hơn. Trong bối cảnh rủi ro điều chỉnh vẫn hiện hữu, nhà đầu tư được khuyến nghị hạn chế việc mua thêm và ưu tiên quản trị danh mục.
song-gia-tri