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

vaa
Tin bài khác
Xiaomi chuẩn bị ra mắt Mi Chat, trợ lý AI dựa trên mô hình MiMo-7B

Xiaomi chuẩn bị ra mắt Mi Chat, trợ lý AI dựa trên mô hình MiMo-7B

Sau khi giới thiệu mô hình ngôn ngữ lớn MiMo-7B-RL, Xiaomi tiếp tục hé lộ tham vọng AI với Mi Chat - ứng dụng hỏi đáp thông minh hướng tới người dùng phổ thông, dự kiến đóng vai trò giao diện tương tác chính của hệ sinh thái AI do hãng tự phát triển.
Tuần lễ Thương hiệu Việt và Hội nghị kết nối cung cầu trên nền tảng số

Tuần lễ Thương hiệu Việt và Hội nghị kết nối cung cầu trên nền tảng số

Nhằm tăng cường quảng bá thương hiệu hàng Việt, hỗ trợ doanh nghiệp Việt kết nối cung – cầu và thúc đẩy tiêu thụ sản phẩm trên các nền tảng thương mại điện tử Cục Thương mại điện tử và Kinh tế số (Bộ Công Thương) phối hợp với Sở Công Thương thành phố Hà Nội tổ chức Tuần lễ Thương hiệu Việt và Hội chợ Made in Vietnam. Chuỗi sự kiện gồm Hội nghị kết nối cung cầu và thúc đẩy tiêu thụ sản phẩm Việt, sản phẩm địa phương trên các sàn thương mại điện tử, nền tảng số cùng chương trình Hội chợ “Made in Vietnam” tại Trung tâm Xúc tiến nông nghiệp, thành phố Hà Nội và nền tảng số, từ ngày 18 đến 22/12/2025.
Thị trường chứng khoán ngày 17/12: VN Index “ghìm phanh” do áp lực chốt lời ngắn hạn

Thị trường chứng khoán ngày 17/12: VN Index “ghìm phanh” do áp lực chốt lời ngắn hạn

Thị trường không còn sôi động như phiên trước khi VN Index quay đầu giảm 5,52 điểm, tạo cây nến Doji nhỏ quanh mốc 1.673 điểm. Áp lực chốt lời ngắn hạn khiến nhiều nhóm ngân hàng, chứng khoán, bất động sản đỏ nhẹ, nhưng mức giảm không lớn cho thấy xu hướng hồi phục vẫn chưa bị phá vỡ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/12/2025: Tuổi Tý công việc thuận lợi, tuổi Tuất dễ tranh cãi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/12/2025: Tuổi Tý công việc thuận lợi, tuổi Tuất dễ tranh cãi

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 18/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Internet Day 2025 hướng tới kiến tạo nền tảng số tin cậy cho người dùng Việt Nam

Internet Day 2025 hướng tới kiến tạo nền tảng số tin cậy cho người dùng Việt Nam

Ngày 17/12, tại Hà Nội, đã diễn ra Internet Day 2025 với chủ đề “Kiến tạo không gian số tin cậy - Internet Must Be Safer”. Sự kiện do Hiệp hội Internet Việt Nam (VIA) phối hợp với Trung tâm Internet Việt Nam (VNNIC) - Bộ KH&CN, cùng các doanh nghiệp công nghệ tổ chức.
Nhận định phiên giao dịch ngày 17/12: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải

Nhận định phiên giao dịch ngày 17/12: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải

Thị trường chứng khoán ghi nhận nhịp hồi phục mạnh với sự dẫn dắt của nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, giúp VN-Index bật tăng trở lại sau phiên điều chỉnh. Tuy nhiên, khi xu hướng ngắn hạn chưa được xác nhận rõ ràng và dòng tiền vẫn tỏ ra thận trọng, nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải trong phiên giao dịch ngày 17/12.
Kết nối lực lượng lao động số: Chiến lược mới nâng cao hiệu quả vận hành công nghiệp

Kết nối lực lượng lao động số: Chiến lược mới nâng cao hiệu quả vận hành công nghiệp

Trong bối cảnh hệ thống công nghiệp ngày càng phức tạp, việc tối ưu hóa quy trình nghiệm thu và vận hành tại hiện trường trở thành ưu tiên hàng đầu của các nhà tích hợp hệ thống. Một đơn vị đã đạt bước tiến mạnh mẽ khi triển khai máy tính bảng Field Xpert SMT70B, nền tảng Netilion và Ứng dụng Digital Commissioning của Endress+Hauser, từ đó chuẩn hóa quy trình làm việc, tăng độ chính xác và nâng cao sự hài lòng của khách hàng.
EVN đồng loạt khởi công, khánh thành 18 công trình điện lực dịp 19/12

EVN đồng loạt khởi công, khánh thành 18 công trình điện lực dịp 19/12

Hòa chung không khí thi đua chào mừng Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) dự kiến đồng loạt khởi công và khánh thành 18 công trình nguồn và lưới điện trên cả nước vào ngày 19/12, qua đó góp phần tăng cường năng lực cung ứng điện, thúc đẩy chuyển dịch năng lượng bền vững.
Việt Nam tăng cường hợp tác quốc tế về năng lượng và thương mại tự do

Việt Nam tăng cường hợp tác quốc tế về năng lượng và thương mại tự do

Chiều ngày 16/12/2025, Viện Chiến lược Thương hiệu và Cạnh tranh chủ trì tổ chức Hội thảo "Hợp tác kinh tế quốc tế về năng lượng và thương mại tự do" trong bối cảnh Việt Nam đẩy mạnh hội nhập kinh tế quốc tế sâu rộng, triển khai Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia theo Quyết định 215/QĐ TTg.
Thị trường chứng khoán ngày 16/12: VN Index bật hơn 33 điểm, thị trường  đồng loạt bứt phá

Thị trường chứng khoán ngày 16/12: VN Index bật hơn 33 điểm, thị trường đồng loạt bứt phá

Sau chuỗi giảm mạnh, thị trường ngày 16/12 bất ngờ đổi màu khi lực bắt đáy ồ ạt đổ vào từ phiên chiều, kéo VN Index tăng hơn 2%. Ngân hàng, chứng khoán, bất động sản đồng loạt bứt phá, thắp lên kỳ vọng về một nhịp tạo đáy kỹ thuật quanh vùng 1.650–1.700 điểm.
song-gia-tri