bau-cu-dai-bieu
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
Chia sẻ ‘rút ruột gan’ của Ban Tư vấn trong Ngày hội tư vấn tuyển sinh - hướng nghiệp 2026

Chia sẻ ‘rút ruột gan’ của Ban Tư vấn trong Ngày hội tư vấn tuyển sinh - hướng nghiệp 2026

Ban Tư vấn của Ngày hội tư vấn tuyển sinh - hướng nghiệp 2026 là những giảng viên, nhà lãnh đạo cao cấp tại các bộ, ngành, các trường đại học tên tuổi đã chia sẻ với học sinh, giải đáp những thắc mắc của phụ huynh bằng những lời thiết thực “rút ruột gan”, với mong muốn mỗi nguyện vọng của học sinh đưa ra đều có giá trị, có đam mê đúng và định hướng đúng.
Hàng nghìn học sinh háo hức được giải đáp thắc mắc, định hướng nghề nghiệp

Hàng nghìn học sinh háo hức được giải đáp thắc mắc, định hướng nghề nghiệp

Ngày 8/3, Báo Tuổi Trẻ và Vụ Giáo dục đại học (Bộ Giáo dục và Đào tạo) tổ chức Ngày hội Tư vấn tuyển sinh - hướng nghiệp với khoảng 600 gian hàng tư vấn ở phía Nam và phía Bắc. Tại khuôn viên Đại học Bách khoa Hà Nội có khoảng hơn 320 gian tư vấn đến từ các trường đại học trên địa bàn Hà Nội.
Nhận định phiên giao dịch ngày 9/3: Hạ tỷ trọng những cổ phiếu đã vi phạm ngưỡng an toàn

Nhận định phiên giao dịch ngày 9/3: Hạ tỷ trọng những cổ phiếu đã vi phạm ngưỡng an toàn

Sau tuần giảm mạnh với áp lực bán gia tăng, nhiều tín hiệu kỹ thuật cho thấy rủi ro điều chỉnh của thị trường chứng khoán vẫn ở mức cao. Các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư thận trọng với vị thế mua mới, đồng thời chủ động hạ tỷ trọng đối với những cổ phiếu đã vi phạm ngưỡng an toàn trong danh mục
[E-Magazine] Tự động hóa trong lưới lửa chiến tranh

[E-Magazine] Tự động hóa trong lưới lửa chiến tranh

Như một đường chỉ mảnh nối liền khoa học viễn tưởng với thực tại chế tạo, công nghệ in 3D đã đi từ những thí nghiệm lặng thầm trong phòng tối thập niên 1980 đến vị thế của một hạ tầng sản xuất chiến lược toàn cầu. Câu chuyện của nó không chỉ là lịch sử của kỹ thuật, mà còn là lịch sử của khát vọng nhân loại, khát vọng tạo hình thế giới theo từng lớp vật chất, từng lớp trí tuệ.
Kích cầu tiêu dùng, các nhà bán lẻ giảm sốc siêu phẩm Samsung Galaxy S26 Ultra

Kích cầu tiêu dùng, các nhà bán lẻ giảm sốc siêu phẩm Samsung Galaxy S26 Ultra

Samsung Galaxy S26 Ultra đã chính thức mở bán được 3 ngày tại Việt Nam. Lượng mua tương đối lớn, do nhiều nhà bán lẻ chạy các chương trình khuyến mại, giảm giá, off sale nhân dịp 8/3. Tổng hợp các chương trình khuyến mại, người tiêu dùng có thể hưởng lợi đến 14 triệu đồng cho sản phẩm Samsung Galaxy S26 Ultra phiên bản 512GB.
Thị trường quà tặng 8/3: Quà sức khỏe, sản phẩm công nghệ lên ngôi

Thị trường quà tặng 8/3: Quà sức khỏe, sản phẩm công nghệ lên ngôi

Dịp lễ 8/3 năm nay, thị trường vàng bạc, thời trang ảm đạm; nhưng sức mua của những món quà tặng dành cho sức khỏe, tinh thần, qùa tặng công nghệ sử dụng hàng ngày lại tăng cao.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/3/2026: Tuổi Mùi quý nhân soi đường, tuổi Dậu đối diện với nhiều áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/3/2026: Tuổi Mùi quý nhân soi đường, tuổi Dậu đối diện với nhiều áp lực

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 9/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khi nỗi lo "không bán được tranh" trở thành rào cản sáng tạo của họa sĩ trẻ

Khi nỗi lo "không bán được tranh" trở thành rào cản sáng tạo của họa sĩ trẻ

Trong bối cảnh phải cân bằng giữa khát vọng khẳng định bản sắc nghệ thuật và áp lực mưu sinh, nhiều họa sĩ trẻ hiện nay gặp không ít khó khăn trong sáng tác. Trao đổi với phóng viên, họa sĩ Nguyễn Tuấn Dũng - người gắn bó lâu năm với đời sống mỹ thuật đã chia sẻ về những rào cản khiến không ít nghệ sĩ trẻ còn e ngại trước các thử nghiệm sáng tạo mới.
Sunshine Group bước vào chu kỳ tăng tốc mới

Sunshine Group bước vào chu kỳ tăng tốc mới

Sunshine Group bước sang năm 2026 với nền tảng tài chính được củng cố sau tái cấu trúc, danh mục dự án hàng hiệu mở rộng tại Hà Nội và TP.HCM, cùng chiến lược phát triển hướng tới chuẩn sống cao cấp và tích hợp công nghệ.
Việt Nam - Ấn Độ ký kết hợp tác về chương trình đào tạo công nghệ

Việt Nam - Ấn Độ ký kết hợp tác về chương trình đào tạo công nghệ

Công bố hợp tác đào tạo công nghệ vào ngày 7/3 tại TP. HCM của FPT và 2 đối tác Ấn Độ diễn ra trong bối cảnh Việt Nam đang thực hiện Nghị quyết 57 và Nghị quyết 59 của Bộ Chính trị, qua đó góp phần xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao, hướng tới mục tiêu làm chủ công nghệ lõi quốc gia.
song-gia-tri