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

vcca2026
Tin bài khác
Eigen Engineering Agent: AI chuyên dụng tái định hình kỹ thuật tự động hóa công nghiệp

Eigen Engineering Agent: AI chuyên dụng tái định hình kỹ thuật tự động hóa công nghiệp

Siemens vừa chính thức giới thiệu Eigen Engineering Agent một nền tảng trí tuệ nhân tạo (AI) chuyên biệt cho lĩnh vực kỹ thuật tự động hóa, đánh dấu bước chuyển quan trọng từ AI “đưa ra gợi ý” sang AI có khả năng trực tiếp thực hiện công việc kỹ thuật. Sản phẩm hiện đã được cung cấp rộng rãi, hướng tới giải quyết bài toán thiếu hụt kỹ sư lành nghề và áp lực gia tăng trong chu kỳ phát triển công nghiệp.
Pharmacity - Boston Pharma hợp lực, mở rộng thị trường thuốc chuẩn châu Âu giá tốt

Pharmacity - Boston Pharma hợp lực, mở rộng thị trường thuốc chuẩn châu Âu giá tốt

Sự hợp lực giữa Pharmacity và Boston Pharma được kỳ vọng mở ra bước chuyển mới cho thị trường dược phẩm, khi các sản phẩm đạt chuẩn quốc tế, sản xuất theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt, sẽ được phân phối rộng rãi hơn với mức giá hợp lý, giúp người tiêu dùng Việt Nam tiếp cận thuốc chất lượng cao một cách dễ dàng và bền vững hơn.
Dạ khúc tháng Tư 2026: Đổi mới cách tiếp cận, lan tỏa văn hóa đọc qua âm nhạc

Dạ khúc tháng Tư 2026: Đổi mới cách tiếp cận, lan tỏa văn hóa đọc qua âm nhạc

Không đi theo lối mòn truyền thống, Dạ khúc tháng Tư 2026 chọn âm nhạc và trải nghiệm tương tác làm cầu nối. Cách tiếp cận này giúp văn hóa đọc đến gần hơn với giới trẻ trong bối cảnh thói quen tiếp nhận tri thức đang thay đổi.
Thị trường chứng khoán ngày 24/04: VN Index quay đầu giảm, dòng tiền thận trọng trước kỳ nghỉ lễ

Thị trường chứng khoán ngày 24/04: VN Index quay đầu giảm, dòng tiền thận trọng trước kỳ nghỉ lễ

Các chỉ số chính đều kết phiên trong sắc đỏ sau khi tăng tốt trong buổi sáng nhưng suy yếu rõ rệt về cuối phiên. Áp lực điều chỉnh ở nhóm vốn hóa lớn, đặc biệt là họ Vin và nhóm ngân hàng, khiến VN Index mất hơn 17 điểm, trong bối cảnh thanh khoản sụt giảm mạnh và tâm lý nghỉ lễ bao trùm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/4/2026: Tuổi Hợi khá suôn sẻ, tuổi Mùi gặp khó khăn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/4/2026: Tuổi Hợi khá suôn sẻ, tuổi Mùi gặp khó khăn

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 25/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Nhận định phiên giao dịch ngày 24/4: VN-Index tiến gần vùng cản, nhà đầu tư nên tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 24/4: VN-Index tiến gần vùng cản, nhà đầu tư nên tránh mua đuổi

VN-Index tiếp tục duy trì đà phục hồi và tiến sát vùng kháng cự 1.880–1.890 điểm, nhưng áp lực chốt lời và trạng thái quá mua đang gia tăng. Trong bối cảnh thị trường phân hóa mạnh, nhà đầu tư được khuyến nghị hạn chế mua đuổi, ưu tiên quản trị rủi ro và chờ tín hiệu xác nhận rõ ràng hơn.
Gần 60% vụ vi phạm bảo mật trong hệ thống sản xuất được xếp ở mức nghiêm trọng

Gần 60% vụ vi phạm bảo mật trong hệ thống sản xuất được xếp ở mức nghiêm trọng

Theo các báo cáo gần đây, tấn công mạng nhằm xâm phạm dữ liệu của hạ tầng trọng yếu đã lọt vào top 10 mục tiêu bị nhắm đến nhiều nhất. Đáng chú ý, các hệ thống điều khiển sản xuất cũ cùng với sự thiếu hụt nhân lực chuyên môn đang khiến việc triển khai các biện pháp bảo mật gặp nhiều khó khăn.
Hạ tầng đo lường thông minh là chìa khóa tối ưu của kỷ nguyên AI và HPC

Hạ tầng đo lường thông minh là chìa khóa tối ưu của kỷ nguyên AI và HPC

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo và điện toán hiệu năng cao đang tái định hình yêu cầu kỹ thuật đối với các trung tâm dữ liệu toàn cầu. Từ những phòng máy nhỏ trong doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu đã phát triển thành các tổ hợp hạ tầng quy mô lớn, vận hành liên tục 24/7 và đóng vai trò cốt lõi trong nền kinh tế số. Trong bối cảnh đó, hệ thống làm mát không còn là thành phần phụ trợ mà trở thành nền tảng quyết định hiệu suất và độ tin cậy vận hành.
Huawei tung AI Glasses: Chip tự phát triển, hỗ trợ thanh toán bằng ánh nhìn

Huawei tung AI Glasses: Chip tự phát triển, hỗ trợ thanh toán bằng ánh nhìn

Tại sự kiện ra mắt dòng Pura series, Huawei giới thiệu mẫu AI Glasses với thiết kế siêu nhẹ, bản lề titan và chip xử lý “cây nhà lá vườn”. Thiết bị tích hợp trợ lý ảo, hỗ trợ thanh toán nhanh và loạt tính năng thông minh, hướng đến trải nghiệm công nghệ đeo hàng ngày.
LPBank: Lãi quý I điều chỉnh, nợ xấu duy trì vùng an toàn dưới 1,5%

LPBank: Lãi quý I điều chỉnh, nợ xấu duy trì vùng an toàn dưới 1,5%

Lợi nhuận trước thuế quý I/2026 của LPBank đạt hơn 2.826 tỷ đồng, giảm 11% so với cùng kỳ. Điều bất ngờ là tỷ lệ nợ xấu của ngân hàng này cũng được cải thiện, duy trì dưới 1,5%.
vn-web
song-gia-tri