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
Eximbank tăng trích lập dự phòng, lợi nhuận 2025 sụt giảm mạnh

Eximbank tăng trích lập dự phòng, lợi nhuận 2025 sụt giảm mạnh

Khép lại năm 2025, lợi nhuận trước thuế tại Eximbank giảm đến 64% so với năm trước, chỉ thực hiện được 29% kế hoạch cả năm. Hiện Eximbank đang dồn lực cho công cuộc tái cấu trúc và chuyển đổi hệ thống toàn diện.
AI chưa gây thất nghiệp, nhưng làm chậm tuyển dụng lao động trẻ

AI chưa gây thất nghiệp, nhưng làm chậm tuyển dụng lao động trẻ

Một nghiên cứu mới của Anthropic cho thấy trí tuệ nhân tạo (AI) chưa gây ra làn sóng thất nghiệp như nhiều lo ngại trước đây. Tuy nhiên, những tín hiệu ban đầu cho thấy AI đang làm chậm lại cơ hội gia nhập thị trường lao động của người trẻ, đặc biệt ở các nghề nghiệp trí thức.
Cuộc tranh tài của 450 học sinh trung học với 242 đề tài khoa học diễn ra vào 20 - 22/3

Cuộc tranh tài của 450 học sinh trung học với 242 đề tài khoa học diễn ra vào 20 - 22/3

Hơn 450 học sinh trung học với 242 dự án nghiên cứu khoa học sẽ tham gia tranh tài tại Vòng Chung kết Cuộc thi Nghiên cứu khoa học, kỹ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học năm học 2025 - 2026 tại Đại học Phenikaa. Cuộc thi do Bộ GDĐT chủ trì, Sở GDĐT Hà Nội và Đại học Phenikaa phối hợp tổ chức.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/3: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải đến thấp

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/3: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải đến thấp

Sau phiên giảm điểm ngày 12/3, các chuyên gia cho rằng xu hướng ngắn hạn của thị trường vẫn chưa thực sự tích cực. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải đến thấp, hạn chế sử dụng margin và thận trọng với các nhịp hồi kỹ thuật.
Siemens và Palo Alto Networks phối hợp giới thiệu giải pháp Mạng 5G riêng bảo mật cho môi trường công nghiệp

Siemens và Palo Alto Networks phối hợp giới thiệu giải pháp Mạng 5G riêng bảo mật cho môi trường công nghiệp

Siemens vừa công bố một giải pháp mạng 5G riêng tích hợp an ninh mạng dành cho môi trường công nghiệp, được phát triển cùng chuyên gia an ninh mạng Palo Alto Networks. Giải pháp mới hướng đến việc giúp các nhà sản xuất triển khai kết nối không dây quy mô lớn trong nhà máy thông minh, đồng thời đảm bảo an toàn mạng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của các hệ thống sản xuất thời gian thực.
An ninh mạng trở thành ưu tiên hàng đầu của ngành ô tô

An ninh mạng trở thành ưu tiên hàng đầu của ngành ô tô

Một khảo sát toàn cầu mới do ABB Robotics thực hiện cho thấy an ninh mạng đang vượt lên trên nhiều ưu tiên truyền thống của ngành ô tô như cắt giảm chi phí, sản xuất linh hoạt hay ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI). Kết quả phản ánh sự thay đổi rõ rệt trong cách các nhà sản xuất đánh giá rủi ro kỹ thuật số và tính liên tục của hoạt động sản xuất trong thời đại công nghiệp số.
Việt Nam vào top 5 điểm đến du lịch hấp dẫn nhất thế giới năm 2026

Việt Nam vào top 5 điểm đến du lịch hấp dẫn nhất thế giới năm 2026

Theo bảng xếp hạng của website du lịch quốc tế Travel and Tour World, Việt Nam nằm trong nhóm 5 điểm đến du lịch hấp dẫn nhất thế giới năm 2026 nhờ cảnh quan thiên nhiên nổi bật, di sản văn hóa phong phú, ẩm thực đặc sắc cùng chính sách thị thực ngày càng thuận lợi cho du khách quốc tế.
Sinh viên Hà Nội đối diện với "khoảng trống tâm lý": Cần được nhận diện và bảo vệ

Sinh viên Hà Nội đối diện với "khoảng trống tâm lý": Cần được nhận diện và bảo vệ

Nhằm nâng cao nhận thức về sức khỏe tâm lý trong môi trường đại học, Ban Nữ sinh Trường Đại học Luật Hà Nội tổ chức talkshow “Khi những khoảng trống cần được bảo vệ” vào ngày 7/3/2026. Chương trình được triển khai nhân dịp Ngày Quốc tế Phụ nữ 8/3, hướng tới việc tạo dựng không gian đối thoại cởi mở về những trạng thái tâm lý dễ bị tổn thương trong đời sống sinh viên.
VinEnergo và GE Vernova ký thỏa thuận công nghệ cho Nhà máy điện LNG Hải Phòng

VinEnergo và GE Vernova ký thỏa thuận công nghệ cho Nhà máy điện LNG Hải Phòng

VinEnergo và GE Vernova vừa ký thỏa thuận lựa chọn công nghệ cung cấp tua-bin khí và máy phát điện cho dự án Nhà máy điện LNG Hải Phòng. Dự án được kỳ vọng trở thành nhà máy điện khí LNG lớn nhất Việt Nam, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và thúc đẩy chuyển dịch năng lượng xanh.
Thị trường chứng khoán ngày 12/3: Nhóm hóa chất – phân bón ngược dòng tăng mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 12/3: Nhóm hóa chất – phân bón ngược dòng tăng mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 12/3 quay đầu điều chỉnh sau hai phiên phục hồi liên tiếp, khi áp lực bán gia tăng trên diện rộng khiến chỉ số VN-Index có thời điểm lùi về sát mốc 1.700 điểm. Dù vậy, nhóm cổ phiếu hóa chất – phân bón vẫn nổi bật với nhiều mã tăng mạnh, trở thành điểm sáng hiếm hoi của thị trường.
song-gia-tri