bau-cu-dai-bieu
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

mca-thong-bao
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 16/3: Ưu tiên nắm giữ cổ phiếu cơ bản

Nhận định phiên giao dịch ngày 16/3: Ưu tiên nắm giữ cổ phiếu cơ bản

Phiên giao dịch ngày 13/3 ghi nhận VN-Index giảm trong bối cảnh áp lực bán vẫn chiếm ưu thế, đặc biệt ở nhóm dầu khí, ngân hàng và chứng khoán. Ngược lại, cổ phiếu bất động sản duy trì sắc xanh, hỗ trợ thị trường bớt áp lực. Chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư tập trung nắm giữ những mã có nền tảng vững chắc và tiềm năng lợi nhuận khả quan, hạn chế mua vào các cổ phiếu đang suy yếu.
Hà Nội định hướng bảo tồn phố cổ, hồ Gươm và khu phố cũ trong quy hoạch tầm nhìn 100 năm

Hà Nội định hướng bảo tồn phố cổ, hồ Gươm và khu phố cũ trong quy hoạch tầm nhìn 100 năm

Theo Báo cáo thuyết minh Quy hoạch tổng thể Thủ đô Hà Nội tầm nhìn 100 năm, khu vực phố cổ, phố cũ, hồ Gươm và phụ cận được xác định là khu đô thị lịch sử đặc biệt của Thủ đô, nơi tập trung nhiều công trình có giá trị về lịch sử, văn hóa và kiến trúc. Định hướng quy hoạch đặt trọng tâm vào bảo tồn, tôn tạo và cải tạo không gian đô thị, đồng thời hạn chế phát triển mới nhằm gìn giữ bản sắc đặc trưng của khu vực trung tâm lịch sử Hà Nội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/3/2026: Tuổi Tuất nhiều biến cố, tuổi Mão quý nhân phù trợ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/3/2026: Tuổi Tuất nhiều biến cố, tuổi Mão quý nhân phù trợ

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 16/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Cử tri Hà Nội thực hiện quyền công dân qua từng lá phiếu

Cử tri Hà Nội thực hiện quyền công dân qua từng lá phiếu

Ngay từ sáng sớm 15/3, không khí bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu HĐND các cấp nhiệm kỳ 2026-2031 tại TP. Hà Nội đã diễn ra rộn ràng, nghiêm túc, minh bạch tại nhiều điểm bỏ phiếu trên địa bàn.
Cử tri phường Phan Đình Phùng (Thái Nguyên) nô nức tham gia ngày hội bầu cử

Cử tri phường Phan Đình Phùng (Thái Nguyên) nô nức tham gia ngày hội bầu cử

Hòa chung không khí ngày hội non sông, sáng 15/3, cử tri phường Phan Đình Phùng (Thái Nguyên) đã nô nức đến các điểm bỏ phiếu để thực hiện quyền và nghĩa vụ công dân, tham gia bầu đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu HĐND các cấp nhiệm kỳ 2026-2031.
Gần 79 triệu cử tri sẵn sàng bước vào Ngày bầu cử đại biểu Quốc hội và HĐND các cấp

Gần 79 triệu cử tri sẵn sàng bước vào Ngày bầu cử đại biểu Quốc hội và HĐND các cấp

Ngày 15/3, gần 79 triệu cử tri trên cả nước sẽ tham gia bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu HĐND các cấp nhiệm kỳ 2026-2031. Công tác chuẩn bị đã cơ bản hoàn tất, từ nhân sự, tổ chức khu vực bỏ phiếu đến bảo đảm an ninh, sẵn sàng cho ngày hội dân chủ lớn của toàn dân.
Hà Nội ứng dụng bản đồ số hỗ trợ cử tri tra cứu điểm bỏ phiếu

Hà Nội ứng dụng bản đồ số hỗ trợ cử tri tra cứu điểm bỏ phiếu

Ứng dụng Công dân Thủ đô số iHanoi vừa bổ sung tiện ích bản đồ tra cứu địa điểm bầu cử, giúp cử tri trên địa bàn Hà Nội nhanh chóng xác định khu vực và điểm bỏ phiếu phục vụ kỳ bầu cử đại biểu Quốc hội Việt Nam khóa XVI và đại biểu HĐND các cấp nhiệm kỳ 2026-2031.
Nhà máy lọc dầu Dung Quất vận hành vượt công suất, chủ động ứng phó biến động dầu mỏ toàn cầu

Nhà máy lọc dầu Dung Quất vận hành vượt công suất, chủ động ứng phó biến động dầu mỏ toàn cầu

Trong bối cảnh xung đột Trung Đông leo thang khiến thị trường dầu mỏ thế giới biến động mạnh và tiềm ẩn rủi ro gián đoạn nguồn cung, Nhà máy lọc dầu Dung Quất vẫn duy trì vận hành ổn định ở mức công suất cao. Việc chủ động đa dạng nguồn dầu thô, tăng dự trữ nguyên liệu và tối ưu sản xuất đang giúp nhà máy tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong bảo đảm nguồn cung xăng dầu và an ninh năng lượng cho Việt Nam.
Hàng nghìn học sinh tiểu học tại Hà Nội háo hức tranh tài ở Kỳ thi Hội

Hàng nghìn học sinh tiểu học tại Hà Nội háo hức tranh tài ở Kỳ thi Hội

Ngày 14/03, 4.327 thí sinh khối 4, 5 của các trường tiểu học trên địa bàn thành phố Hà Nội háo hức tranh tài tại Kỳ thi Hội Trạng Nguyên Tiếng Việt năm học 2025-2026.
Gặp gỡ ICT Xuân Bính Ngọ 2026: Chung tay tạo đột phá về thể chế, khoa học công nghệ và đổi mới sáng tạo

Gặp gỡ ICT Xuân Bính Ngọ 2026: Chung tay tạo đột phá về thể chế, khoa học công nghệ và đổi mới sáng tạo

Tối 13/3 tại khách sạn Pan Pacific (Hà Nội) đã diễn ra sự kiện Gặp gỡ ICT - Xuân Bính Ngọ 2026 với chủ đề “Đột phá mạnh mẽ về thể chế, khoa học công nghệ và đổi mới sáng tạo”. Chương trình là hoạt động thường niên do Liên minh 20 tổ chức xã hội nghề nghiệp trong lĩnh vực công nghệ thông tin, truyền thông và chuyển đổi số phối hợp tổ chức.
song-gia-tri