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

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Hai sáng kiến chiến lược mở đường cho kinh tế tầm thấp và kiến tạo Thành phố Công nghiệp thế hệ mới

Hai sáng kiến chiến lược mở đường cho kinh tế tầm thấp và kiến tạo Thành phố Công nghiệp thế hệ mới

Tại Ngày Đổi mới sáng tạo Mở 2026 (OID 2026), sự kiện mở đầu chuỗi Diễn đàn Kinh tế Mùa thu 2026, Saigontel và các đối tác đã công bố hai sáng kiến chiến lược với thông điệp “Hội tụ tinh hoa - Bứt phá ý tưởng - Tiên phong kiến tạo Thành phố công nghiệp thế hệ mới”.
TP. Hồ Chí Minh đề xuất hợp tác với Ấn Độ về AI, bán dẫn và nhân lực công nghệ cao

TP. Hồ Chí Minh đề xuất hợp tác với Ấn Độ về AI, bán dẫn và nhân lực công nghệ cao

Ngày 26/10/2026, Diễn đàn Công nghệ tương lai Việt Nam - Ấn Độ đã được tổ chức nhằm tập trung thúc đẩy hợp tác nghiên cứu, ứng dụng và thương mại hóa công nghệ, đặc biệt trong các lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI), bán dẫn, hạ tầng số và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao. Phiên thảo luận hướng tới xác định các sáng kiến hợp tác ưu tiên và những dự án thí điểm có khả năng triển khai trong 12-24 tháng tới.
BIDV đề xuất giải pháp thúc đẩy tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ

BIDV đề xuất giải pháp thúc đẩy tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ

Phát huy vai trò của một ngân hàng thương mại hàng đầu đất nước, tại Hội nghị “Ngành Ngân hàng đồng hành khơi thông nguồn lực tài chính - ngân hàng phục vụ tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ giai đoạn 2026 - 2030”, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) đã mang đến những giải pháp có tính khả thi cao.
Thị trường chứng khoán ngày 26/10: Thị trường đảo chiều, VN Index mất 10 điểm sau 4 phiên tăng

Thị trường chứng khoán ngày 26/10: Thị trường đảo chiều, VN Index mất 10 điểm sau 4 phiên tăng

Chuỗi 4 phiên tăng liên tiếp của VN Index bị chặn đứng khi áp lực chốt lời gia tăng trong phiên 26/10. Hơn 200 cổ phiếu giảm giá, thanh khoản suy yếu và khối ngoại bán ròng gần 900 tỷ đồng khiến thị trường phát đi tín hiệu thận trọng sau nhịp hồi phục cuối tuần trước.
Techcombank lập kỷ lục lợi nhuận quý III, đạt 28.900 tỷ đồng sau 9 tháng

Techcombank lập kỷ lục lợi nhuận quý III, đạt 28.900 tỷ đồng sau 9 tháng

Ngân hàng TMCP Kỹ thương Việt Nam (Techcombank) ghi nhận lợi nhuận trước thuế quý III/2026 đạt 10.400 tỷ đồng, mức cao nhất theo quý từ trước đến nay. Lũy kế 9 tháng, lợi nhuận đạt 28.900 tỷ đồng, tăng 23,7% so với cùng kỳ, nhờ tăng trưởng thu nhập lãi và dịch vụ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/10/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Thìn cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/10/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Thìn cần thận trọng

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 27/10/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe. Theo quan niệm dân gian, ngày Giáp Tuất có sự tương hợp với tuổi Dần, Ngọ, Mão, trong khi tuổi Thìn cần chú ý hơn trong công việc và các mối quan hệ.
Nhận định phiên giao dịch ngày 26/10: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 26/10: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

Thị trường chứng khoán được dự báo tiếp tục giằng co trong ngắn hạn khi VN-Index duy trì trên các đường trung bình động MA10 và MA20, nhưng các chỉ báo động lượng chưa cho thấy sự đồng thuận rõ ràng. Nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, tránh mua đuổi và ưu tiên các nhóm cổ phiếu có câu chuyện riêng.
Đột phá công nghệ NEV: Mô tô điện Chery tích hợp sạc ô tô và tính năng V2L

Đột phá công nghệ NEV: Mô tô điện Chery tích hợp sạc ô tô và tính năng V2L

Ngành công nghiệp phương tiện không phát thải vừa ghi nhận bước chuyển mình chiến lược từ hãng ô tô Trung Quốc Chery khi chính thức hé lộ lộ trình tiến vào phân khúc xe hai bánh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/10/2026: Tuổi Thìn đón vận may công việc, tuổi Tý cần thận trọng trong tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/10/2026: Tuổi Thìn đón vận may công việc, tuổi Tý cần thận trọng trong tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/10/2026 mang đến những dự báo đáng chú ý về công việc, tài chính, tình duyên và sức khỏe của 12 con giáp. Một số tuổi có cơ hội khẳng định năng lực, mở rộng hướng phát triển và cải thiện các mối quan hệ. Trong khi đó, những tuổi khác nên chú ý quản lý chi tiêu, giữ bình tĩnh khi xử lý vấn đề và tránh đưa ra quyết định vội vàng. Chủ động trong công việc, linh hoạt trước thay đổi và duy trì tinh thần tích cực sẽ giúp mỗi con giáp có thêm động lực trong ngày mới.
Đào tạo sát thực tế để đáp ứng nhu cầu nhân lực bán dẫn

Đào tạo sát thực tế để đáp ứng nhu cầu nhân lực bán dẫn

Mục tiêu đào tạo 50.000 nhân lực trình độ đại học trở lên phục vụ ngành bán dẫn đến năm 2030 đặt ra yêu cầu cấp thiết về chất lượng và cơ cấu chuyên môn. Tại Ngày hội giao lưu Doanh nghiệp và Sinh viên lần thứ XV - năm 2026, câu chuyện đào tạo được đặt trong mối liên hệ với nhu cầu tuyển dụng, điều kiện thực hành và khả năng kết nối giữa nhà trường với doanh nghiệp.
master