Công ty 1s1 Energy, một công ty khởi nghiệp từ MIT, đã phát triển một vật liệu màng mới dựa trên boron có thể giảm 30% mức tiêu thụ năng lượng trong sản xuất hydro xanh.
Ngày 29 tháng 7 năm 2026
Annie Nguyễn
Hydro xanh được sản xuất bằng cách sử dụng dòng điện từ năng lượng tái tạo để tách nước trong thiết bị điện phân, loại bỏ hoàn toàn phát thải nhiên liệu hóa thạch và các sản phẩm phụ độc hại. Tuy nhiên, để hydro xanh có thể mở rộng quy mô và thay thế các phương pháp sản xuất truyền thống như cải tạo hơi nước metan và khí hóa than, nó phải cạnh tranh được về chi phí. Công ty khởi nghiệp 1s1 Energy, đồng sáng lập bởi Tiến sĩ Dan Sobek (tốt nghiệp MIT năm 1988, 1992 và 1997), đã phát triển vật liệu màng điện phân dựa trên boron, hứa hẹn giải quyết bài toán chi phí này.
Công nghệ đột phá: Màng boron và hiệu suất vượt trội
Điểm cốt lõi của thiết bị điện phân màng trao đổi proton (PEM) là màng dẫn proton, có nhiệm vụ vận chuyển các ion hydro từ cực dương sang cực âm trong tế bào điện hóa. Boron có thể được gắn điện tích âm, giúp các ion hydro (proton) liên kết với nó nhanh hơn. Các ion hydro sau đó được lọc qua màng và giải phóng khi di chuyển qua tế bào. Vật liệu gốc boron cũng ổn định hơn và chống ăn mòn tốt hơn, cải thiện hiệu suất lâu dài của thiết bị điện phân.
Hiện tại, 1s1 gắn một phiên bản boron được điều chỉnh hóa học vào vật liệu polymer để tạo ra màng trao đổi proton. Tiến sĩ Sobek mô tả đây là "những màng đầu tiên thuộc loại này với các nhóm trao đổi proton siêu axit ổn định, bền bỉ, không làm hỏng chất xúc tác".
Công ty cho biết công nghệ màng boron của họ giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của thiết bị điện phân. Trong các thử nghiệm với các đối tác, thiết bị điện phân sử dụng màng của 1s1 chỉ cần 70% năng lượng để sản xuất mỗi kg hydro so với các thiết bị hiện có, tương đương với mức giảm 30% năng lượng tiêu thụ.
Vào năm 2021, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đặt mục tiêu đạt hiệu suất điện phân PEM 77% vào năm 2031. Tiến sĩ Sobek cho biết 1s1 đã đạt được cột mốc này trong các thử nghiệm.
Giảm chi phí vận hành và tạo giá trị kinh tế
Tiến sĩ Sobek nhấn mạnh: "Green hydrogen has been a hard industry to have success in so far. The difference with us is we've done very targeted customer discovery. We have a very strong value proposition that's not just about decarbonization. We have a pipeline of potential customers that see around a 60 percent reduction in operating costs with our technology. That's a nice point of entry."
Ứng dụng mở rộng: Từ hydro xanh đến khai thác khoáng sản và pin thể rắn
Mặc dù hiện tại 1s1 tập trung vào sản xuất hydro, công nghệ của họ cũng có thể được sử dụng trong pin nhiên liệu, pin thể rắn và chiết xuất kim loại quan trọng từ chất thải khai thác mỏ. Công ty hiện đang tiến hành các thí điểm với các đối tác:
-
Amoniac xanh: Năm ngoái, 1s1 công bố dự án sản xuất amoniac xanh với công ty Nitrofix thông qua tài trợ chung từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Bộ Năng lượng và Cơ sở hạ tầng Israel.
-
Khai thác niobium và vàng: 1s1 đang hợp tác với một mỏ lớn tại Brazil để chiết xuất niobium – một vật liệu hữu ích cho thép cường độ cao và pin sạc nhanh. Một quy trình tương tự thậm chí có thể được sử dụng để chiết xuất vàng mà không cần sử dụng hóa chất độc hại, vốn thường sử dụng axit cực mạnh ở nhiệt độ cao. Tiến sĩ Sobek cho biết: "We can do that without using harsh chemicals... It's gratifying for me because my home country of Argentina has had a lot of problems with the use of toxic chemicals to extract gold. We're trying to enable low-cost, responsible mining."
Kế hoạch phát triển đến năm 2030
Tiến sĩ Sobek cho biết công ty đang ở "thời điểm bước ngoặt" và có kế hoạch đến năm 2030 sẽ có một doanh nghiệp vững mạnh trong nhiều lĩnh vực: thiết bị điện phân, khai thác khoáng sản và hợp tác với các công ty lớn. Công ty cũng đang hợp tác với một công ty vật liệu lớn để mở rộng quy mô sản xuất màng cho sản xuất hydro.
Ý nghĩa chiến lược
Công nghệ màng của 1s1 không chỉ có tiềm năng giảm chi phí sản xuất hydro xanh mà còn có thể được ứng dụng trong pin nhiên liệu, pin thể rắn và chiết xuất kim loại quan trọng từ chất thải khai thác mỏ. Với việc giảm 30% năng lượng tiêu thụ và tiềm năng giảm 60% chi phí vận hành, 1s1 Energy đang mở ra một hướng đi mới để hydro xanh trở nên cạnh tranh về chi phí với các phương pháp sản xuất truyền thống.
