Màng trao đổi anion PAMQ của Đại học Westlake: Bước đột phá cho sản xuất hydrogen xanh giá rẻ và bền vững

Ngày: 31 tháng 7, 2026

By Annie Nguyễn

Bước tiến mới từ phòng thí nghiệm đến sản xuất công nghiệp

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Sun Licheng tại Đại học Westlake (Trung Quốc) vừa công bố một loại màng trao đổi anion (AEM) mới có tên PAMQ (poly(aryl methylquinuclidinium)), hứa hẹn giải quyết hai bài toán lớn nhất của công nghệ điện phân nước sử dụng màng trao đổi anion (AEM-WE): độ bền hóa học thấp và chi phí sản xuất cao .

AEM-WE là công nghệ sản xuất hydrogen xanh được kỳ vọng sẽ kết hợp được ưu điểm của điện phân kiềm (chi phí thấp, không cần kim loại quý) và điện phân màng trao đổi proton (hiệu suất cao, thiết kế nhỏ gọn). Tuy nhiên, sự phát triển của AEM-WE từ lâu đã bị cản trở bởi sự thiếu hụt một loại màng vừa bền vừa có thể sản xuất ở quy mô lớn .

Điểm đột phá của màng PAMQ

Nghiên cứu của nhóm Westlake, được công bố trên tạp chí Science Bulletin vào tháng 6 năm 2026, đã tạo ra màng PAMQ với ba cải tiến quan trọng :

1. Giảm chi phí sản xuất và tăng tính an toàn: Quy trình tổng hợp mới sử dụng aldehyde thay vì ketone trong phản ứng, giúp giảm 62,5% lượng axit siêu mạnh (trifluoromethanesulfonic acid) cần thiết . Điều này không chỉ giảm chi phí nguyên liệu mà còn giảm rủi ro và tác động môi trường trong quá trình sản xuất quy mô lớn. Quy trình đơn giản hơn cũng cho phép sản xuất thí điểm và chế tạo màng liên tục (roll-to-roll) .

2. Độ bền vượt trội: Màng PAMQ thể hiện độ ổn định trong môi trường kiềm ở mức ấn tượng. Trong các thử nghiệm ở điều kiện khắc nghiệt (1 mol/L KOH, 80°C trong 10.000 giờ), màng hầu như không bị phân hủy . Các tính toán dự đoán rằng phải mất đến một thập kỷ mới có thể làm giảm 10% hiệu suất của màng .

3. Hiệu suất điện phân ấn tượng: Trong các thử nghiệm điện phân, màng PAMQ đạt được các thông số vượt trội:

• Độ dẫn ion hydroxide lên tới 170 mS/cm ở 90°C .

• Đạt mật độ dòng điện 7,7 A/cm² ở 2,0V trong hệ thống không sử dụng kim loại quý .

• Vận hành ổn định trong hơn 2.500 giờ ở mật độ dòng công nghiệp 1 A/cm² và 80°C, với tốc độ suy giảm chỉ 12,97 μV/giờ .

Những kết quả này không chỉ được xác nhận ở quy mô phòng thí nghiệm mà còn được chứng minh trên một stack điện phân công suất kilowatt, cho thấy tiềm năng ứng dụng công nghiệp thực tế của vật liệu này .

Bối cảnh và ý nghĩa chiến lược

Công nghệ AEM-WE đang được kỳ vọng là "chìa khóa vàng" để mở ra kỷ nguyên hydrogen xanh giá rẻ, nhờ khả năng sử dụng các chất xúc tác không chứa kim loại quý và thiết kế hệ thống đơn giản . Màng PAMQ, với độ bền và hiệu suất vượt trội cùng quy trình sản xuất thân thiện hơn, có thể thúc đẩy mạnh mẽ quá trình thương mại hóa công nghệ này.

Nghiên cứu này đánh dấu một bước tiến quan trọng từ thiết kế phân tử đến sản xuất thực tế. Các nhà nghiên cứu cho biết thành công này đã thiết lập một nền tảng mới (aldehyde-mediated polyhydroxyalkylation) để phát triển các thế hệ màng AEM tiếp theo, góp phần xây dựng một nền kinh tế hydrogen bền vững trong tương lai . Công trình cũng cho thấy sự dẫn đầu của Trung Quốc trong lĩnh vực vật liệu cho năng lượng tái tạo, với một giải pháp có tiềm năng thay đổi cục diện thị trường hydrogen toàn cầu.