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
Đại hội Hiệp hội Mắc ca Việt Nam nhiệm kỳ III: Kiện toàn bộ máy, thúc đẩy tái cơ cấu và gia tăng giá trị ngành mắc ca

Đại hội Hiệp hội Mắc ca Việt Nam nhiệm kỳ III: Kiện toàn bộ máy, thúc đẩy tái cơ cấu và gia tăng giá trị ngành mắc ca

Chiều 28/02/2026, tại Hà Nội, Hiệp hội Mắc ca Việt Nam long trọng tổ chức Đại hội Đại biểu nhiệm kỳ III (2026–2031) với sự tham dự của đại diện Bộ Nội vụ, các thành viên Ban Chấp hành, Ban kiểm tra nhiệm kỳ II, các đại biểu doanh nghiệp, cá nhân và các khách mời là các doanh nghiệp, nhà khoa học và hội viên hoạt động trong lĩnh vực mắc ca trên phạm vi cả nước. Đại hội được tiến hành theo đúng Điều lệ Hiệp hội và các quy định của pháp luật, bảo đảm nguyên tắc dân chủ, công khai và trách nhiệm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/3/2026: Tuổi Dần đào hoa nở rộ, tuổi Mùi vướng phải khó khăn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/3/2026: Tuổi Dần đào hoa nở rộ, tuổi Mùi vướng phải 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 3/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 2/3: VN Index giảm hơn 34 điểm do căng thẳng Trung Đông, thanh khoản vọt lên gần 47,3 nghìn tỷ

Thị trường chứng khoán ngày 2/3: VN Index giảm hơn 34 điểm do căng thẳng Trung Đông, thanh khoản vọt lên gần 47,3 nghìn tỷ

Phiên giao dịch đầu tuần chứng kiến áp lực bán mạnh khi thị trường chịu tác động từ căng thẳng leo thang tại Trung Đông. VN Index giảm hơn 34 điểm, dù dòng tiền vẫn sôi động và tập trung vào nhóm dầu khí, hóa chất và vận tải biển.
AI đang trở thành công nghệ chủ đạo trong an ninh mạng công nghiệp

AI đang trở thành công nghệ chủ đạo trong an ninh mạng công nghiệp

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang nhanh chóng vươn lên trở thành công nghệ chủ đạo trong cả tấn công lẫn phòng thủ an ninh mạng công nghiệp. Tại HANNOVER MESSE 2026, xu hướng này sẽ được thể hiện rõ nét khi các doanh nghiệp an ninh mạng hàng đầu trình diễn những mô hình bảo vệ mới dựa trên AI, Zero-Trust và quản trị rủi ro toàn diện.
HGuide i300: Cảm biến quán tính MEMS hiệu suất cao, phù hợp nhiều ứng dụng khác nhau

HGuide i300: Cảm biến quán tính MEMS hiệu suất cao, phù hợp nhiều ứng dụng khác nhau

Với kích thước nhỏ gọn và mức tiêu thụ điện năng thấp, i300 lý tưởng để tích hợp vào các hệ thống mà không gian và hiệu quả là yếu tố quan trọng.
“XIN LỖI - BIẾT ƠN” - một kênh TikTok chọn gieo hạt thiện lành giữa dòng chảy lướt nhanh

“XIN LỖI - BIẾT ƠN” - một kênh TikTok chọn gieo hạt thiện lành giữa dòng chảy lướt nhanh

Giữa dòng chảy cuồn cuộn của những video ngắn, nơi nhịp điệu thị giác thường thắng thế chiều sâu suy tư, xuất hiện một kênh TikTok mang tên “XIN LỖI - BIẾT ƠN”. Không ồn ào hiệu ứng, không đuổi theo trào lưu nhất thời, kênh này lặng lẽ kể những câu chuyện nhỏ, nói những lời giản dị và chạm vào phần mềm yếu nhất trong mỗi người xem, đó là nhu cầu được thấu hiểu, được sẻ chia, được nói lời tri ân. Ở đó, mạng xã hội không còn là nơi phô diễn, mà trở thành một khoảng lặng để tự vấn và hồi quang nội tâm.
Nhận định phiên giao dịch ngày 2/3: Ưu tiên cổ phiếu đang vận động trong xu hướng tăng ngắn hạn

Nhận định phiên giao dịch ngày 2/3: Ưu tiên cổ phiếu đang vận động trong xu hướng tăng ngắn hạn

Phiên giao dịch cuối tuần ngày 27/2 ghi nhận diễn biến giằng co khi VN-Index tiến sát mốc 1.900 điểm. Áp lực bán gia tăng trong phiên chiều khiến chỉ số có thời điểm giảm dưới tham chiếu, song lực cầu tại đợt khớp lệnh ATC đã giúp thị trường giữ được sắc xanh nhẹ.
Khai thác dữ liệu OT cho AI: Bài toán bảo mật trong kỷ nguyên công nghiệp số

Khai thác dữ liệu OT cho AI: Bài toán bảo mật trong kỷ nguyên công nghiệp số

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo công nghiệp đang tái định hình năng lực cạnh tranh toàn cầu, việc khai thác dữ liệu thời gian thực từ hệ thống công nghệ vận hành (OT) trở thành yếu tố sống còn đối với doanh nghiệp sản xuất. Tuy nhiên, kết nối dữ liệu OT với các nền tảng AI mà vẫn đảm bảo an toàn an ninh mạng là một thách thức không nhỏ.
Du khách Việt dẫn đầu châu Á về sẵn sàng ứng dụng AI khi lên kế hoạch du lịch

Du khách Việt dẫn đầu châu Á về sẵn sàng ứng dụng AI khi lên kế hoạch du lịch

Từ gợi ý điểm tham quan, đề xuất nhà hàng đến xây dựng lịch trình cá nhân hóa, trí tuệ nhân tạo đang dần trở thành “trợ lý du lịch” của người Việt. Báo cáo mới nhất của Agoda cho thấy du khách Việt dẫn đầu châu Á về mức độ sẵn sàng ứng dụng AI.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/3/2026: Tuổi Ngọ gặp nhiều may mắn, tuổi Mùi xảy ra mâu thuẫn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/3/2026: Tuổi Ngọ gặp nhiều may mắn, tuổi Mùi xảy ra mâu thuẫn

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 2/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri