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

dai-hoi-dang
Tin bài khác
10 dự đoán định hình kỷ nguyên sản xuất bền bỉ và linh hoạt vào năm 2026

10 dự đoán định hình kỷ nguyên sản xuất bền bỉ và linh hoạt vào năm 2026

Năm 2026 được dự báo sẽ là cột mốc quan trọng đánh dấu bước chuyển từ “thử nghiệm số hóa” sang xuất sắc trong thực thi sản xuất. Trong bối cảnh căng thẳng địa chính trị, rủi ro an ninh mạng và biến động chuỗi cung ứng ngày càng phức tạp, các doanh nghiệp sản xuất không còn dư địa cho những cải tiến rời rạc. Thay vào đó, MES (Manufacturing Execution System) và MOM (Manufacturing Operations Management) đang hội tụ để trở thành nền tảng cốt lõi giúp doanh nghiệp tăng khả năng phục hồi và duy trì lợi thế cạnh tranh.
Năng lượng đi trước một bước cho mục tiêu tăng trưởng trên 10%/năm

Năng lượng đi trước một bước cho mục tiêu tăng trưởng trên 10%/năm

Để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng kinh tế liên tục trên 10%/năm trong giai đoạn tới, Việt Nam xác định phát triển năng lượng là ưu tiên chiến lược hàng đầu. Từ hoàn thiện thể chế, bảo đảm an ninh năng lượng đến thúc đẩy chuyển dịch xanh và làm chủ công nghệ, ngành năng lượng đang được đặt ở vị trí “đi trước một bước”, tạo nền tảng cho phát triển nhanh và bền vững.
Đón năm “Mã" cùng ưu đãi siêu đã từ BIDV SME Fast Track 2026

Đón năm “Mã" cùng ưu đãi siêu đã từ BIDV SME Fast Track 2026

Chào đón năm mới Bính Ngọ với những kỳ vọng về tốc độ và sự bứt phá, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) dành tặng các doanh nghiệp nhỏ và vừa (SME) chương trình ưu đãi "SME Fast Track 2026". Đây là chìa khóa cho bài toán vốn, chi phí vận hành và công nghệ tài chính giúp doanh nghiệp SME tăng tốc ngay từ vạch xuất phát.
HAuA tăng cường kết nối tự động hóa & robot Việt Nam - Trung Quốc tại Phật Sơn

HAuA tăng cường kết nối tự động hóa & robot Việt Nam - Trung Quốc tại Phật Sơn

Từ ngày 26 đến 28/1/2026, đoàn công tác của Hội Tự động hóa TP.HCM (HAuA) đã đến Thành phố Phật Sơn (Quảng Châu, Trung Quốc) trao đổi chuyên sâu về thị trường cơ khí - tự động hóa - robot, qua đó mở rộng cơ hội hợp tác giữa các hiệp hội và doanh nghiệp hai nước Việt Nam - Trung Quốc.
F88 tiếp tục bứt phá về lợi nhuận trong quý 4, hoàn thành 135% kế hoạch năm 2025

F88 tiếp tục bứt phá về lợi nhuận trong quý 4, hoàn thành 135% kế hoạch năm 2025

Ngày 27/01/2026, Công ty Cổ phần Đầu tư F88 công bố kết quả kinh doanh quý IV/2025 với nhiều điểm sáng, tiếp tục ghi nhận đà tăng trưởng mạnh mẽ cả về quy mô hoạt động lẫn hiệu quả sinh lời. Trong quý IV/2025, lợi nhuận trước thuế của Công ty đạt 304 tỷ đồng, tăng 47% so với cùng kỳ năm trước. Lũy kế cả năm 2025, F88 ghi nhận 907 tỷ đồng lợi nhuận trước thuế, tăng 102% so với năm 2024.
Chủ động “kéo” nhà khoa học rời “vùng an toàn”

Chủ động “kéo” nhà khoa học rời “vùng an toàn”

Trong bối cảnh hành lang pháp lý cho khoa học và công nghệ ngày càng cởi mở, nhiều cơ chế đặc thù đã được thiết kế nhằm khuyến khích đổi mới sáng tạo, tâm lý sợ sai và e ngại rủi ro vẫn là “điểm nghẽn” lớn. Trước thực tế này, lãnh đạo Bộ KH&CN khẳng định quan điểm không chờ đợi sự tự thay đổi, mà chủ động tạo cơ chế, môi trường và động lực đủ mạnh để kéo đội ngũ nhà khoa học ra khỏi vùng an toàn, thúc đẩy nghiên cứu gắn với thực tiễn và ứng dụng.
BIDV SCFast 2026 - Giải pháp toàn diện  hỗ trợ doanh nghiệp trong chuỗi cung ứng

BIDV SCFast 2026 - Giải pháp toàn diện hỗ trợ doanh nghiệp trong chuỗi cung ứng

Với mục tiêu đồng hành và hỗ trợ toàn diện các doanh nghiệp trong chuỗi cung ứng, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) triển khai Chương trình BIDV SCFast 2026 với nhiều ưu đãi vượt trội và giải pháp chuyển đổi số toàn trình liền mạch.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/1/2026: Tuổi Mão tiêu tốn kém, tuổi Tỵ thu hoạch tốt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/1/2026: Tuổi Mão tiêu tốn kém, tuổi Tỵ thu hoạch tốt

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 30/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 29/1: VN Index bật tăng sau 7 phiên giảm liên tiếp, giữ vững mốc 1.800 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 29/1: VN Index bật tăng sau 7 phiên giảm liên tiếp, giữ vững mốc 1.800 điểm

Thị trường ghi nhận sắc xanh trở lại sau chuỗi 7 phiên điều chỉnh liên tiếp. VN Index tăng hơn 12 điểm và đóng cửa cao nhất phiên, qua đó giữ vững vùng hỗ trợ 1.800 điểm. Tuy nhiên, thanh khoản sụt giảm cho thấy tâm lý nhà đầu tư vẫn còn dè dặt, khiến thị trường nhiều khả năng cần thêm thời gian tích lũy.
Tự động hóa tấn công cao và những điều cần lường trước cho an ninh mạng năm 2026

Tự động hóa tấn công cao và những điều cần lường trước cho an ninh mạng năm 2026

Mới đây Fortinet đã công bố bản báo cáo “Dự báo các mối đe dọa an ninh mạng năm 2026”, tiết lộ những thông tin cho thấy 2026 là năm của sự tăng tốc tấn công. Ông Nguyễn Gia Đức, Giám đốc quốc gia Fortinet Việt Nam đã chia sẻ những điều đáng lưu tâm từ báo cáo quan trọng này.
song-gia-tri