Pin nhiên liệu được xác định là nguồn cung cấp năng lượng xanh đầy hứa hẹn, có tiềm năng xanh hóa những ngành công nghiệp quan trọng như giao thông vận tải và sản xuất điện mà pin điện thông thường không phù hợp.

 Pin nhiên liệu hydro trong xe Toyota. Ảnh minh họa TechXplore.

Pin nhiên liệu điện sử dụng hydro để sản xuất điện thông qua những phản ứng hóa học, sử dụng chất xúc tác với sản phẩm phụ duy nhất xả ra môi trường là nước và nhiệt.

Hiện nay, tất cả những nghiên cứu trong lĩnh vực phát triển pin nhiên liệu đều tập trung vào chế tạo các tế bào pin, sử dụng bạch kim làm chất xúc tác, kích hoạt các phản ứng hóa học để sản xuất điện. Nhưng bạch kim là nguyên liệu khan hiếm, đắt tiền và không đặc biệt ổn định khi sử dụng làm chất xúc tác cho thiết bị sản xuất điện. Đây là một thách thức lớn để chế tạo ra pin nhiên liệu, có hiệu quả kinh tế để thương mại hóa.

Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học từ Đại học WesternOntario, Canada đã phát triển phương pháp chế tạo chất xúc tác mới, tích hợp các kim loại khác là palladium và coban với bạch kim sẽ giảm lượng bạch kim cần thiết để kích hoạt phản ứng hóa học sản xuất điện, chất xúc tác hỗn hợp ổn định hơn cho pin nhiên liệu.

Kết quả công trình nghiên cứu của nhóm nhà khoa học được công bố y trên Tạp chí Hóa lý C.

Sơ đồ phân tích hoạt động của chất xúc tác trong pin nhiên liệu, sử dụng nguồn sáng nguồn sáng synchrotron quốc gia Canada (CLS). Ảnh TechXplore

Nhóm nghiên cứu bao gồm TS Tsun-Kong Sham, GS Xueliang Sun, Th.S Ali Feizabadi và các cộng tác viên tại Khoa Hóa học và Khoa Kỹ thuật Cơ khí & Vật liệu thuộc Đại học Western đã sử dụng Cơ sở nguồn sáng synchrotron quốc gia Canada (CLS) tại Đại học Saskatchewan (USask) để phát triển và thử nghiệm phương thức tiếp cận mới đối với chất xúc tác của pin nhiên liệu.

Ông Ali Feizabadi, thành viên của nhóm nghiên cứu Đại học Western cho biết: “Tại CLS, chúng tôi đã thực hiện những phân tích thành công vật liệu nano mới theo thời gian thực, thu được những hiểu biết sâu sắc về sự liên kết của oxy với bạch kim, tác động của quá trình chuyển điện tử giữa bạch kim và những kim loại khác trong chất xúc tác, tác động đến hiệu quả và hiệu suất hoạt động của pin nhiên liệu.”

"Bằng phương thức nâng cao hiệu suất xúc tác của bạch kim và tăng cường độ bền của chất xúc tác, chất xúc tác mới không chỉ giảm sự phụ thuộc vào những vật liệu khan hiếm và đắt tiền, mà còn tăng hiệu suất và tuổi thọ tổng thể của pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC). Nghiên cứu đột phá này có tiềm năng giúp chế tạo pin nhiên liệu có hiệu quả kinh tế cao và thân thiện với môi trường, đẩy nhanh tiến trình áp dụng rộng rãi công nghệ năng lượng sạch trong các lĩnh vực giao thông vận tải và sản xuất điện."

Nhóm nghiên cứu rất lạc quan về kết quả ổn định của chất xúc tác, được chế tạo trong nghiên cứu và ý nghĩa của khả năng áp dụng chất xúc tác mới này trong quá trình thương mại hóa nguồn nhiên liệu xanh, thay thế nhiên liệu hóa thạch.

Feizabadi tuyên bố: “Nghiên cứu của chúng tôi thể hiện một bước tiến quan trọng trong sự phát triển hướng tới những giải pháp năng lượng bền vững. Chất xúc tác mới giải quyết những hạn chế của pin nhiên liệu bằng phương thức tăng hiệu suất, giảm chi phí và giảm tác động đến môi trường. Giải quyết những thách thức trong lĩnh vực kinh tế, chúng tôi hy vọng sẽ đẩy nhanh tiến trình chuyển đổi toàn cầu sang năng lượng sạch, góp phần tích cực vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu."