Với ưu điểm về hiệu năng hoạt động, thân thiện với môi trường, không phát sinh tiếng ồn, thiết kế và vận hành đơn giản, pin nhiên liệu (tế bào nhiên liệu) được xem là có tiềm năng ứng dụng lớn, đặc biệt là trong ngành giao thông vận tải.
Fuel_cell.
Với ưu điểm về hiệu năng hoạt động, thân thiện với môi trường, không phát sinh tiếng ồn, thiết kế và vận hành đơn giản, pin nhiên liệu (tế bào nhiên liệu) được xem là có tiềm năng ứng dụng lớn, đặc biệt là trong ngành giao thông vận tải. Tuy vậy, sau nhiều thập kỷ nghiên cứu, pin nhiên liệu vẫn chưa thể phổ biến trên thị trường bởi giá thành của nó còn khá cao. Một trong những lý do chính là loại pin này phải dùng chất xúc tác kim loại quý (thường là bạch kim) để có thể hoạt động.
Tuy nhiên, mới đây, lần đầu tiên các nhà khoa học đến từ đại học Case Western Reserve, bang Ohio, Hoa Kỳ, đã tạo nên một bước đột phá mới trong ngành công nghiệp pin nhiên liệu khi tìm ra một chất xúc tác mới giá rẻ có nguồn gốc phi kim thay thế chất xúc tác kim loại đắt tiền mà vẫn không làm giảm hiệu năng của pin. Không chỉ thế, chất xúc tác mới dựa trên nguyên tử cacbon cũng sở hữu đặc tính bị ăn mòn chậm hơn so với kim loại trong môi trường axít của pin nhiên liệu loại PEM (Proton Exchange Membrane - trao đổi hạt nhân qua màng lọc), loại pin nhiên liệu phổ biến nhất hiện nay. Nói cách khác, không chỉ rẻ, chất này còn bền và cho tuổi thọ cao hơn so với chất cũ. Đây được coi là một bước quan trọng trong việc tiến đến sản xuất thương mại pin nhiên liệu giá rẻ.
Được tạo thành nhờ sự kết hợp nhiều lớp các tấm graphene pha nitơ, ống các bon nano, và các hạt cacbon đen (tất cả đều là phi kim) trong một hỗn hợp dung dịch sau đó làm lạnh khô (freeze-dry) thành các tấm rồi làm cứng chúng lại với nhau, các nhà khoa học đã tạo ra được một cấu trúc có rất nhiều lỗ nhỏ. Nhờ cấu trúc này, diện tích bề mặt phản ứng tăng lên kéo theo việc tăng tốc các phản ứng hóa học. Thêm vào đó, các ống nano cácbon giúp gia tăng khả năng dẫn điện cùng với các hạt cácbon đen góp phần ngăn cách các lớp than chì đã nâng cao đáng kể hiệu năng của pin so với trước.
“Nghiên cứu này chắc chắn sẽ thúc đẩy toàn ngành tiến đến phía trước” giáo sư Liming Dai, một trong các tác giả của nghiên cứu cho biết. Được biết hiện tại nhóm vẫn đang tiếp tục vi chỉnh vật liệu cũng như tìm hiểu cơ hội sử dụng chúng trong nhiều lĩnh vực hơn nữa.
Nghiên cứu này đã được xuất bản trên Tạp chí Science Advances , các bạn chuyên ngành quan tâm có thể tìm đọc thêm.
|
Các tế bào nhiên liệu (tiếng Anh: fuel cell), hay còn gọi là "pin nhiên liệu", biến đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu, thí dụ như là hiđrô, trực tiếp thành năng lượng điện. Không giống như pin hoặc ắc quy, tế bào nhiên liệu không bị mất điện và cũng không có khả năng tích điện. Tế bào nhiên liệu hoạt động liên tục khi nhiên liệu (hiđrô) và chất ôxi hóa (ôxy) được đưa từ ngoài vào. Về phương diện hóa học tế bào nhiên liệu hoạt động theo cơ chế phản ứng ngược lại của sự điện phân. |