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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/8/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Sửu cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/8/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Sửu cần tránh nóng vội

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 5/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
UFM tổ chức Hội nghị xúc tiến Khoa học Công nghệ và chuyển giao tri thức năm 2026

UFM tổ chức Hội nghị xúc tiến Khoa học Công nghệ và chuyển giao tri thức năm 2026

“Triển lãm Dấu ấn trí tuệ UFM” và “Hội nghị xúc tiến Khoa học Công nghệ và chuyển giao tri thức UFM năm 2026” là một dấu mốc quan trọng, nằm trong chuỗi hoạt động chào mừng kỷ niệm 50 năm xây dựng và phát triển của Trường ĐH Tài chính - Marketing (ngày 1/9/1976 - 1/9/2026). Lễ khai mạc Triển lãm đã mở màn cho một không gian đầy hứng khởi, trưng bày các kết quả nghiên cứu, các dự án khoa học công nghệ tiêu biểu, thể hiện tinh thần đổi mới sáng tạo và khát vọng vươn lên của UFM.
50 năm Vinamilk: bền bỉ chăm sóc nền tảng cho thế hệ Việt Nam tương lai

50 năm Vinamilk: bền bỉ chăm sóc nền tảng cho thế hệ Việt Nam tương lai

Trước thềm năm học mới, hơn 500 học sinh tại xã Hiệp Thạnh (Lâm Đồng) đã tham gia Ngày hội Vươn cao Việt Nam do Vinamilk và Quỹ Bảo trợ Trẻ em Việt Nam tổ chức. Không chỉ mang đến nguồn dinh dưỡng thiết thực cho trẻ em địa phương, chương trình còn tạo cơ hội để các em được vui chơi, vận động, khám phá tri thức và nuôi dưỡng những ước mơ tương lai. Hoạt động nối dài hành trình gần hai thập kỷ của Quỹ sữa Vươn cao Việt Nam nhằm lan tỏa cơ hội tiếp cận dinh dưỡng cho trẻ em cả nước, góp phần hiện thực hóa khát vọng về một thế hệ Việt Nam khỏe mạnh và phát triển toàn diện.
AI giúp doanh nghiệp chủ động trước biến động chuỗi cung ứng

AI giúp doanh nghiệp chủ động trước biến động chuỗi cung ứng

Biến động chuỗi cung ứng đang trở thành trạng thái bình thường mới của ngành sản xuất. Căng thẳng địa chính trị, thiếu hụt nguyên liệu, biến đổi khí hậu hay gián đoạn vận tải liên tục tạo ra những cú sốc khó lường, buộc doanh nghiệp phải thay đổi cách quản lý chuỗi cung ứng. Thay vì chỉ phản ứng khi sự cố xảy ra, các nhà sản xuất đang hướng tới mô hình giám sát liên tục với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo (AI).
Đề xuất khung thù lao 80-300 triệu đồng cho nhà khoa học làm công nghệ chiến lược

Đề xuất khung thù lao 80-300 triệu đồng cho nhà khoa học làm công nghệ chiến lược

Dự thảo Thông tư về cơ chế tài chính đối với nhiệm vụ phát triển công nghệ chiến lược được kỳ vọng tạo động lực để các nhà khoa học chuyên tâm nghiên cứu, phát triển.
Nhận định phiên giao dịch ngày 4/8: Duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 4/8: Duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi

VN-Index mở đầu tuần bằng một phiên tăng mạnh, vượt ngưỡng 1.760 điểm với sự hỗ trợ của dòng tiền lan tỏa và lực mua ròng mạnh từ khối ngoại. Tuy nhiên, các tín hiệu kỹ thuật cho thấy xu hướng hồi phục vẫn cần thêm thời gian kiểm chứng. Các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, hạn chế mua đuổi và ưu tiên những nhóm ngành có động lực tăng trưởng riêng.
Masterise Homes đồng hành cùng khách hàng trên toàn quốc với giải pháp tài chính ưu việt

Masterise Homes đồng hành cùng khách hàng trên toàn quốc với giải pháp tài chính ưu việt

Một quyết định sở hữu bất động sản là một kế hoạch kéo dài nhiều năm, gắn với kỳ vọng về một không gian sống, một tài sản bền vững và cả những dự định quan trọng của mỗi gia đình. Chính vì vậy, cùng với chất lượng sản phẩm, khách hàng ngày càng kỳ vọng nhiều hơn vào khả năng đồng hành của nhà phát triển trong suốt hành trình an cư.
Nhà Khang Điền tăng thêm hơn 6.000 tỷ đồng hàng tồn kho sau nửa năm

Nhà Khang Điền tăng thêm hơn 6.000 tỷ đồng hàng tồn kho sau nửa năm

CTCP Đầu tư và Kinh doanh Nhà Khang Điền (mã: KDH) tiếp tục gia tăng đầu tư vào các dự án bất động sản trong nửa đầu năm 2026, đưa giá trị hàng tồn kho vượt 29.000 tỷ đồng, tương đương tăng thêm 6.200 tỷ đồng chỉ sau 6 tháng, chiếm đến 75% tổng tài sản.
Thị trường chứng khoán ngày 3/8: Sắc xanh phủ kín bảng điện tử, VN Index áp sát mốc 1.770 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 3/8: Sắc xanh phủ kín bảng điện tử, VN Index áp sát mốc 1.770 điểm

VN Index bật tăng hơn 27 điểm trong phiên đầu tiên của tháng 8 nhờ sự dẫn dắt của ngân hàng, công nghệ và nhóm vốn hóa lớn, qua đó áp sát mốc 1.770 điểm. Dù sắc xanh lan tỏa, thanh khoản lại chưa thật sự bùng nổ cho thấy dòng tiền vẫn thận trọng trước vùng kháng cự.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/8/2026: Tuổi Dần bứt phá sự nghiệp, tuổi Hợi nên cân nhắc trước khi đầu tư

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/8/2026: Tuổi Dần bứt phá sự nghiệp, tuổi Hợi nên cân nhắc trước khi đầu tư

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 4/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
song-gia-tri