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
Tin bài khác
Quốc hội thông qua Luật Công nghệ cao (sửa đổi)

Quốc hội thông qua Luật Công nghệ cao (sửa đổi)

Chiều ngày 10/12/2025, tiếp tục Chương trình kỳ họp thứ 10, Quốc hội khóa XV, với 437/441 đại biểu có mặt tán thành (chiếm 92,39%), Quốc hội đã thông qua Luật Công nghệ cao (sửa đổi).
Bảo mật biên: “Lá chắn” mới cho tòa nhà thông minh trước làn sóng tấn công mạng

Bảo mật biên: “Lá chắn” mới cho tòa nhà thông minh trước làn sóng tấn công mạng

Sự bùng nổ của IoT đang giúp các tòa nhà thông minh trở nên tiện nghi, tự động hóa hơn bao giờ hết. Nhưng song song với đó, bề mặt tấn công mạng cũng mở rộng mạnh mẽ, đẩy các hệ thống quản lý tòa nhà vào tình thế rủi ro cao chưa từng có. Khi hàng trăm nghìn thiết bị kết nối liên tục gửi dữ liệu lên đám mây, vấn đề bảo mật không còn là lựa chọn nâng cấp mà trở thành nền tảng bắt buộc để duy trì an toàn, vận hành ổn định và bảo vệ quyền riêng tư.
Nhận định phiên giao dịch ngày 12/12: Hạn chế mở thêm vị thế mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 12/12: Hạn chế mở thêm vị thế mua mới

Thị trường tiếp tục suy yếu trong phiên 11/12 khi VN-Index giảm phiên thứ ba liên tiếp và rơi xuống dưới mốc 1.700 điểm. Thanh khoản thấp nhất trong 7 tháng cho thấy dòng tiền đang thận trọng, chưa xác nhận xu hướng bán tháo. Trong bối cảnh các tín hiệu kỹ thuật chưa cải thiện, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư hạn chế mở thêm vị thế mua mới và chờ VN-Index kiểm định vùng hỗ trợ 1.680 điểm.
Tăng cường năng lực công nghệ cho doanh nghiệp thông qua Luật Chuyển giao công nghệ sửa đổi

Tăng cường năng lực công nghệ cho doanh nghiệp thông qua Luật Chuyển giao công nghệ sửa đổi

Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật Chuyển giao công nghệ hướng tới mục tiêu xây dựng thị trường công nghệ hiện đại, minh bạch và hiệu quả; thúc đẩy doanh nghiệp đổi mới sáng tạo, nâng cao năng lực công nghệ và tăng sức cạnh tranh trong bối cảnh toàn cầu hóa và chuyển đổi số.
Số hóa di sản

Số hóa di sản

Điểm mới nổi bật của Nghị định 308 là đẩy mạnh số hóa di sản, thích ứng với yêu cầu của công cuộc chuyển đổi số quốc gia, góp phần bảo tồn và phát huy giá trị di sản trong giai đoạn mới.
Quốc hội thông qua Luật Trí tuệ nhân tạo: Hoàn thiện hành lang pháp lý cho kỷ nguyên số

Quốc hội thông qua Luật Trí tuệ nhân tạo: Hoàn thiện hành lang pháp lý cho kỷ nguyên số

Chiều ngày 10/12, tiếp tục chương trình Kỳ họp thứ 10, Quốc hội khóa XV, Quốc hội đã chính thức thông qua Luật Trí tuệ nhân tạo (AI) với 429/434 đại biểu tham dự (90.70%) biểu quyết tán thành. Luật Trí tuệ nhân tạo (AI) có hiệu lực từ ngày 01/3/2026, là đạo luật đầu tiên của Việt Nam điều chỉnh toàn diện về phát triển, ứng dụng và quản trị AI.
Hội nghị toàn quốc triển khai Nghị định 265: Các địa phương triển khai mô hình tăng trưởng mới

Hội nghị toàn quốc triển khai Nghị định 265: Các địa phương triển khai mô hình tăng trưởng mới

Ngày 10/12/2025 tại Gia Lai, Bộ Khoa học và Công nghệ đã tổ chức Hội nghị toàn quốc triển khai Nghị định 265/2025/NĐ-CP và hướng dẫn xây dựng kế hoạch, dự toán ngân sách nhà nước cho lĩnh vực khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số (KHCN,ĐMST&CĐS).
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/12/2025: Tuổi Tuất mắc sai lầm, tuổi Dần nhiều tin tức tốt

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/12/2025: Tuổi Tuất mắc sai lầm, tuổi Dần nhiều tin tức 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 12/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 11/12: VN Index mất mốc 1.700, nhịp chỉnh vẫn chưa có điểm dừng

Thị trường chứng khoán ngày 11/12: VN Index mất mốc 1.700, nhịp chỉnh vẫn chưa có điểm dừng

Thị trường khiến nhà đầu tư thêm phần lo lắng khi VN Index mất mốc 1.700 điểm, với thanh khoản chỉ hơn 16 nghìn tỷ đồng. Áp lực bán trên diện rộng và thanh khoản thấp cho thấy dòng tiền đang rút lui khỏi các cổ phiếu dẫn dắt, khiến các nhịp hồi kỹ thuật trở nên mong manh hơn.
ESG trở thành tiêu chuẩn bắt buộc của doanh nghiệp hóa chất - vật liệu Việt Nam

ESG trở thành tiêu chuẩn bắt buộc của doanh nghiệp hóa chất - vật liệu Việt Nam

Hội nghị giới thiệu chuỗi triển lãm quốc tế 2026 cho thấy một bức tranh rõ nét: doanh nghiệp Việt Nam đang bước vào giai đoạn mà minh bạch nguồn gốc, kiểm soát phát thải và tiêu chí bền vững không còn là lựa chọn. Các chuyên gia khẳng định ESG đã trở thành yêu cầu bắt buộc từ thị trường quốc tế, đồng thời là chìa khóa giúp doanh nghiệp cải thiện vận hành và gia tăng lợi thế cạnh tranh dài hạn.
song-gia-tri