Nghiên cứu do Plug Power tài trợ xác nhận công nghệ giảm 90% lượng iridium sử dụng trong bộ điện phân PEM
Các nhà nghiên cứu được hỗ trợ bởi Plug Power đã xác nhận tính khả thi của công nghệ xúc tác nano do công ty Hà Lan VSParticle phát triển, giúp giảm hơn 90% lượng iridium cần thiết trong bộ điện phân màng trao đổi proton (PEM) — một bước tiến có thể đưa chi phí sản xuất hydro xanh xuống mức 1 USD/kg.
Bộ điện phân PEM, được ưa chuộng nhờ khả năng phản ứng linh hoạt với nguồn điện gió và điện mặt trời, thường sử dụng iridium và bạch kim làm chất xúc tác. Tuy nhiên, hai kim loại quý hiếm và đắt đỏ này đang tạo ra rào cản lớn đối với khả năng mở rộng và ổn định chuỗi cung ứng toàn cầu.
Theo VSParticle, vật liệu xúc tác iridium dạng xốp nano có thể giảm tải lượng iridium từ 1–2mg/cm² xuống chỉ còn 0,1mg/cm² mà vẫn duy trì hiệu suất. Kết quả thử nghiệm độc lập do Plug Power phối hợp với Trung tâm Nghiên cứu Hydro Sạch (Center for Clean Hydrogen) thực hiện đã xác nhận độ bền và hiệu suất của vật liệu ở mức 0,4–0,8mg/cm², với mức suy giảm điện áp chỉ 2,3 microvolt/giờ trong 8.000 giờ vận hành, tương đương khoảng 10 năm tuổi thọ hệ thống.
Ngoài ra, hệ thống trang bị vật liệu nano này duy trì được hiệu điện thế 1,74V ở mật độ dòng 3,0 A/cm², giúp tăng lượng hydro tạo ra trên mỗi đơn vị điện năng tiêu thụ. Ông Thomas Valdez, Giám đốc R&D của Plug Power, nhận định kết quả ở mức 0,4mg/cm² là “xuất sắc” và có ý nghĩa quan trọng trong việc đạt mục tiêu giảm chi phí và mở rộng triển khai thương mại.
Công nghệ “lắng đọng tia lửa” (spark ablation) của VSParticle — quy trình tạo và phủ hạt nano khô không cần dung môi — được xem là hướng đi có thể mở rộng sản xuất điện cực ở quy mô công nghiệp. Theo công ty, đổi mới này có thể xóa bỏ nút thắt về nguồn cung iridium, giúp điện phân PEM đạt quy mô hàng gigawatt mà không bị giới hạn bởi vật liệu hiếm.
Sản lượng iridium toàn cầu hiện chỉ ở mức 7–8 tấn/năm, và mặc dù vẫn còn tranh luận về việc liệu nguồn cung này có thực sự là rào cản đối với mở rộng công suất điện phân hay không, công nghệ của VSParticle được kỳ vọng sẽ giảm đáng kể sự phụ thuộc vào các kim loại nhóm bạch kim.
