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
Thị trường chứng khoán ngày 25/5: Thị trường “xanh vỏ đỏ lòng”, dòng tiền bị bóp nghẹt

Thị trường chứng khoán ngày 25/5: Thị trường “xanh vỏ đỏ lòng”, dòng tiền bị bóp nghẹt

VN Index tăng trở lại nhờ lực kéo từ nhóm bluechip, đặc biệt là cổ phiếu Ving. Tuy nhiên, độ rộng thị trường nghiêng về sắc đỏ, thanh khoản xuống thấp nhất kể từ đầu năm và nhóm dầu khí tiếp tục chịu áp lực bán mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/5/2026: Tuổi Dậu đối đầu rắc rối, tuổi Sửu tiến triển suôn sẻ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/5/2026: Tuổi Dậu đối đầu rắc rối, tuổi Sửu tiến triển suôn sẻ

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 26/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Symbotic xử lý hơn 2 tỷ kiện hàng khi nhu cầu AI vật lý tăng mạnh

Symbotic xử lý hơn 2 tỷ kiện hàng khi nhu cầu AI vật lý tăng mạnh

Symbotic, doanh nghiệp cung cấp công nghệ robot tích hợp AI cho chuỗi cung ứng, cho biết đã đạt nhiều cột mốc vận hành quan trọng trong năm 2025, phản ánh nhu cầu ngày càng tăng đối với nền tảng AI vật lý của công ty trong các môi trường sản xuất và logistics.
GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn chính thức được bổ nhiệm chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội

GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn chính thức được bổ nhiệm chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội

Bộ Giáo dục và Đào tạo vừa ban hành Quyết định số 1288/QĐ-BGDDT, vào ngày 22/5, về việc bổ nhiệm GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn giữ chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội.
Lễ công bố quyết định bổ nhiệm Phó Giám đốc trung tâm chăm sóc sức khỏe kỷ lục Việt Nam

Lễ công bố quyết định bổ nhiệm Phó Giám đốc trung tâm chăm sóc sức khỏe kỷ lục Việt Nam

Ngày 20/5/2026, tại Hà Nội, Trung ương Hội Kỷ lục gia Việt Nam đã trang trọng tổ chức Lễ công bố và trao quyết định bổ nhiệm nhân sự cấp cao cho Trung tâm Chăm sóc Sức khỏe Kỷ lục Việt Nam. Theo đó, Ông Lê Anh Tuấn (Ca sĩ Châu Á David Le) chính thức đảm nhiệm cương vị Phó Giám đốc Trung tâm, kiêm Giám đốc Sự kiện & Truyền thông Quốc tế.
Nhận định phiên giao dịch ngày 25/5: Lưu ý quản trị rủi ro danh mục trong các phiên tới

Nhận định phiên giao dịch ngày 25/5: Lưu ý quản trị rủi ro danh mục trong các phiên tới

Sau tuần giao dịch điều chỉnh mạnh, các công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư cần ưu tiên quản trị rủi ro danh mục trong bối cảnh thị trường đang xuất hiện những nhịp rung lắc với biên độ lớn.
[E-Magazine] Khi nhà máy bắt đầu “suy nghĩ”

[E-Magazine] Khi nhà máy bắt đầu “suy nghĩ”

Trong khoảng giao thời 2025 - 2026, thế giới công nghiệp lặng lẽ bước qua một ngưỡng cửa khó gọi tên. Không ồn ào như một cuộc cách mạng, nhưng đủ sâu để làm đổi khác bản chất sản xuất hiện đại. Nhà máy không còn là không gian cơ khí thuần túy, mà dần trở thành một thực thể có khả năng cảm nhận, dự báo và tự điều chỉnh vận hành. Đó là thời điểm tự động hóa rời khỏi hình hài cơ học để tiến vào miền trí tuệ công nghiệp.
AIMO - nơi hàng trăm tài năng Toán học trẻ được tỏa sáng

AIMO - nơi hàng trăm tài năng Toán học trẻ được tỏa sáng

Sáng 24/5, vòng Chung kết Quốc gia của Đấu trường Toán học Châu Á (Asia International Mathematical Olympiad - AIMO) năm học 2025 - 2026 đã chính thức khép lại với hơn 700 huy chương được trao trong lễ trao giải.
Chính phủ ban hành học bổng cho các ngành công nghệ chiến lược

Chính phủ ban hành học bổng cho các ngành công nghệ chiến lược

Chính phủ vừa ban hành Nghị định số 179/2026/NĐ-CP quy định chính sách học bổng dành cho người học các ngành khoa học cơ bản, kỹ thuật then chốt và công nghệ chiến lược nhằm thu hút, đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ phát triển khoa học công nghệ và chuyển đổi số quốc gia. Nghị định có hiệu lực từ ngày 15/7/2026 và áp dụng với thí sinh tuyển sinh từ năm 2025 trở đi.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/5/2026: Tuổi Thân chậm chạp trì trệ, tuổi Thìn công việc may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/5/2026: Tuổi Thân chậm chạp trì trệ, tuổi Thìn công việc may mắn

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 25/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri