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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/6/2026: Tuổi Dậu đón cơ hội tài lộc, tuổi Thìn công việc thăng hoa

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/6/2026: Tuổi Dậu đón cơ hội tài lộc, tuổi Thìn công việc thăng hoa

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 19/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Vinamilk tiếp tục là đại diện duy nhất của ngành sữa Việt Nam trong Fortune 500 Đông Nam Á

Vinamilk tiếp tục là đại diện duy nhất của ngành sữa Việt Nam trong Fortune 500 Đông Nam Á

Năm thứ 3 liên tiếp được ghi nhận trong Fortune Southeast Asia 500 (Fortune SEA 500), Vinamilk lần nữa khẳng định sức mạnh của thương hiệu sữa Việt khi góp mặt trong danh sách vốn được thống lĩnh bởi các doanh nghiệp tài chính và năng lượng.
Vinamilk thắng lợi lớn tại giải thưởng đổi mới sáng tạo ngành sữa toàn cầu 2026

Vinamilk thắng lợi lớn tại giải thưởng đổi mới sáng tạo ngành sữa toàn cầu 2026

Tại World Dairy Innovation Awards 2026 (Giải thưởng Đổi mới sáng tạo ngành Sữa toàn cầu 2026) diễn ra trong khuôn khổ Hội nghị Sữa toàn cầu tại Barcelona (Tây Ban Nha), vượt qua nhiều tên tuổi lớn của ngành sữa thế giới, Vinamilk đã giành 5 giải thưởng từ 17 đề cử lọt vào vòng chung kết. Theo ông Richard Hall, Chủ tịch Global Dairy Congress và World Dairy Innovation Awards, đây là một kỳ tích chưa có tiền lệ trong suốt 20 năm tổ chức trao giải.
TP.Hồ Chí Minh hướng tới “Quantum-Ready”: Chuẩn bị từ sớm cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử

TP.Hồ Chí Minh hướng tới “Quantum-Ready”: Chuẩn bị từ sớm cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử

Ngày 17/6, chương trình “Thành phố Hồ Chí Minh Quantum - Ready 2026” đã diễn ra tại Trung tâm Khởi nghiệp sáng tạo TP.Hồ Chí Minh (SIHUB), quy tụ các nhà quản lý, chuyên gia, doanh nghiệp, nhà đầu tư và cơ sở đào tạo trong nước, quốc tế. Đây không chỉ là diễn đàn trao đổi về công nghệ lượng tử, sự kiện còn đặt nền móng cho việc xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo, phát triển nguồn nhân lực và chuẩn bị năng lực sẵn sàng cho TP.Hồ Chí Minh trước những cơ hội và thách thức của kỷ nguyên hậu lượng tử.
Công nghiệp 4.0 và chuỗi cung ứng thông minh: Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh bứt phá trong kỷ nguyên số

Công nghiệp 4.0 và chuỗi cung ứng thông minh: Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh bứt phá trong kỷ nguyên số

Trong bối cảnh chuỗi cung ứng toàn cầu đang được tái cấu trúc mạnh mẽ dưới tác động của chuyển đổi số, chuyển đổi xanh và các biến động địa chính trị, TP.Hồ Chí Minh đứng trước yêu cầu cấp thiết phải đổi mới mô hình tăng trưởng. Diễn đàn “Công nghiệp 4.0 và Chuỗi cung ứng thông minh - Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh” diễn ra ngày 17/6/2026 tại WTC Expo (TP.Hồ Chí Minh) đã trở thành không gian đối thoại quan trọng giữa cơ quan quản lý, cộng đồng doanh nghiệp, các chuyên gia công nghệ và tổ chức nghề nghiệp nhằm tìm kiếm lời giải cho bài toán nâng cao năng lực cạnh tranh của thành phố trong giai đoạn mới.
Bài 3: Từ lối đi tắt đến công nghệ dài hơi

Bài 3: Từ lối đi tắt đến công nghệ dài hơi

Sau những chiếc taxi điện, chuyến buýt xanh và mạng sạc đang hiện hữu trên đường phố là một câu hỏi khó hơn, trong chiếc xe mang thương hiệu Việt, phần tri thức nào đã được tiếp nhận, phần năng lực nào đang hình thành? VinFast không bắt đầu như Tesla hay BYD. Hãng chọn cách hội tụ công nghệ toàn cầu thật nhanh, rồi tìm đường biến sự hội tụ ấy thành năng lực công nghiệp Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 18/6: Chờ VN-Index vượt qua ngưỡng kháng cự

Nhận định phiên giao dịch ngày 18/6: Chờ VN-Index vượt qua ngưỡng kháng cự

Phiên giao dịch ngày 17/6 khép lại với diễn biến rung lắc mạnh khi VN-Index giảm 1,74 điểm xuống 1.806,2 điểm, dù có thời điểm mất hơn 20 điểm trong phiên. Trong khi đó, HNX-Index và UPCoM-Index vẫn duy trì đà tăng, cho thấy dòng tiền tiếp tục vận động theo hướng phân hóa giữa các nhóm ngành.
Thị trường chứng khoán ngày 17/6: Thanh khoản tích cực nhưng VN Index vẫn hụt hơi trước áp lực từ nhóm Vin

Thị trường chứng khoán ngày 17/6: Thanh khoản tích cực nhưng VN Index vẫn hụt hơi trước áp lực từ nhóm Vin

Dù VN Index giảm nhẹ nhưng độ rộng thị trường lại nghiêng về sắc xanh. Dòng tiền có cải thiện nhưng áp lực bán mạnh từ khối ngoại, đặc biệt tại nhóm Vin, khiến chỉ số chưa thể bứt phá.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/6/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Dần cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/6/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Dần 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 18/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
VCCA 2026: Kết nối 4 nhà thúc đẩy sản xuất thông minh

VCCA 2026: Kết nối 4 nhà thúc đẩy sản xuất thông minh

Với chủ đề “Tự động hóa thông minh - Công nghệ chiến lược của Kỷ nguyên số”, Hội nghị Khoa học và Triển lãm quốc tế lần thứ 8 về Điều khiển và Tự động hóa (VCCA 2026) sẽ diễn ra tại thành phố Quy Nhơn, tỉnh Gia Lai từ ngày 16-18/7/2026. Sự kiện do Hội Tự động hóa Việt Nam chủ trì phối hợp cùng Sở KH & CN và các Sở/ngành tỉnh Gia Lai tổ chức; Trường Đại học Quy Nhơn là đơn vị đăng cai.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc