IREC ra mắt dây chuyền thí điểm hoàn chỉnh cho pin nhiên liệu hydro gốm hiệu suất cao
Ngày 9 tháng 12 năm 2025
Viện Nghiên cứu Năng lượng Catalonia (IREC) của Tây Ban Nha đã thiết lập một dây chuyền thí điểm để in 3D các thiết bị gốm dùng cho sản xuất và sử dụng hydro tái tạo. Cơ sở này, được đặt tên là Merce Lab (Sản xuất Thiết bị Gốm Năng lượng), cho phép sản xuất các tế bào oxit rắn (SOC) cho pin nhiên liệu và máy điện phân ở quy mô tiền công nghiệp, đại diện cho một cách tiếp cận mới trong lĩnh vực này.
Theo Marc Torrell, người đứng đầu Merce Lab, “Cơ sở này đưa chúng tôi trở thành những người tiên phong trong sản xuất công nghệ SOC trên quy mô toàn cầu. Nó đại diện cho một bước đột phá trong quy trình sản xuất và hiệu suất của các thiết bị dựa trên gốm, mở ra cánh cửa cho sự phát triển của các hệ thống SOC mới cho các ứng dụng mà trước đây không thể đáp ứng các thông số kỹ thuật cần thiết, chẳng hạn như vận tải hàng hải hoặc hàng không.”
Merce Lab (Sản xuất Thiết bị Gốm Năng lượng). Ảnh: IREC.
Hợp tác và Hỗ trợ Chiến lược
Việc phát triển dây chuyền thí điểm là một phần của Dự án Quan trọng vì Lợi ích Chung của Châu Âu (IPCEI) Tecnopropia, do H2B2 dẫn đầu và đồng tài trợ, được hỗ trợ bởi quỹ Thế hệ Tiếp theo từ PRTR. Nguồn tài trợ bổ sung đến từ các dự án IREC đang thực hiện, bao gồm CLEANHYPRO, HYP3D, COMECOCO2 và H2SHIFT. IREC cũng đã thiết lập hợp tác với các công ty trong lĩnh vực này, bao gồm 3Dceram, AMES, Viver Clean Tech, AESA, Nano4Energy và M-reformer, để hỗ trợ phát triển và thương mại hóa hơn nữa các công nghệ SOC.
IREC dự định thành lập một công ty con, Oxhyd Energy, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thương mại hóa pin nhiên liệu SOC và hỗ trợ tích hợp rộng rãi hơn các công nghệ hydro.
Đặc điểm Công nghệ và Sản xuất
Các SOC được sản xuất tại Merce Lab hoạt động vừa như pin nhiên liệu, tạo ra điện từ hydro, vừa như máy điện phân, sản xuất hydro để lưu trữ năng lượng. Các thiết bị này, dựa trên vật liệu gốm và hoạt động ở nhiệt độ cao, mang lại hiệu suất cao hơn so với các pin dựa trên polymer, có khả năng giảm năng lượng cần thiết cho sản xuất hydro lên đến 25%.
Công suất sản xuất hiện tại của dây chuyền thí điểm là khoảng 2 MW mỗi năm, và quy trình này có thể mở rộng. Chi phí sản xuất ước tính khoảng 800 €/kW, có thể góp phần làm giảm chi phí hydro xuống dưới 4 €/kg. Các thiết bị được sản xuất mà không cần các nguyên liệu thô quan trọng như coban, niken hoặc đất hiếm.
Dây chuyền thí điểm bao gồm toàn bộ chuỗi giá trị công nghệ, được tổ chức thành năm giai đoạn chính: thứ nhất, chuẩn bị mực in làm nguyên liệu thô cơ bản; thứ hai, chế tạo pin; thứ ba, sản xuất các bộ kết nối; thứ tư, lắp ráp và xếp chồng các thành phần; và thứ năm, thử nghiệm và xác nhận thiết bị hoàn chỉnh để đảm bảo chất lượng và hiệu suất trước khi triển khai.
Những đổi mới khác trong SOC in 3D
Dây chuyền thí điểm của IREC phù hợp với nỗ lực quốc tế ngày càng tăng nhằm thúc đẩy công nghệ pin oxit rắn thông qua in 3D. Tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU), các nhà nghiên cứu đã phát triển các SOC (Solid-Original Occlusion) trọng lượng nhẹ, công suất cao được tối ưu hóa với hình học gyroid—một bề mặt tối thiểu tuần hoàn ba chiều (TPMS)—để tối đa hóa diện tích bề mặt trong khi vẫn duy trì độ ổn định cơ học. Dẫn đầu bởi Giáo sư Vincenzo Esposito (DTU Energy) và Nhà nghiên cứu cao cấp Venkata Karthik Nadimpalli (DTU Construct), nhóm nghiên cứu đã giải quyết những rào cản lâu nay đối với ứng dụng pin nhiên liệu trong ngành hàng không vũ trụ và thám hiểm không gian, lấy cảm hứng từ các cấu trúc tự nhiên như cánh bướm và các giải pháp kỹ thuật như bộ trao đổi nhiệt.
Tương tự, tại Viện Khoa học và Công nghệ Skolkovo (Skoltech), các nhà nghiên cứu đã tạo ra một phương pháp tiết kiệm chi phí để sản xuất các cấu trúc gốm phức tạp cho SOFC (Solid-Alternative Fuel Cell) bằng cách sử dụng vi quang khắc lập thể với máy chiếu văn phòng tiêu chuẩn. Bằng cách kết hợp zirconia ổn định bằng scandia (6ScSZ) và zirconia ổn định bằng yttria (8YSZ) thành cấu trúc mạng lưới phân cấp, nhóm nghiên cứu đã đạt được các thiết kế không thể thực hiện được bằng các phương pháp truyền thống, tăng cường độ dẫn ion - một yếu tố quan trọng đối với hiệu suất pin nhiên liệu. Các bộ phận gốm xanh được chế tạo thông qua quá trình xử lý bằng tia cực tím và được củng cố bằng cách nung và thiêu kết tối ưu, chứng minh một phương pháp chi phí thấp để tạo ra các thành phần SOFC hiệu suất cao.
