Nghiên cứu mới mở ra hướng tăng độ bền cho thiết bị điện phân PEM bằng lớp TiN
Ngày 28/2/2026
Một nhóm nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Hydro, Đại học Québec tại Trois-Rivières, cho biết họ có thể đã giải quyết được một trong những vấn đề độ bền quan trọng nhất của thiết bị điện phân màng trao đổi proton (PEM) – công nghệ then chốt trong sản xuất hydro xanh.
Điện phân PEM có ưu điểm vận hành ở mật độ dòng cao và tạo ra hydro tinh khiết. Tuy nhiên, hệ thống này thường có tuổi thọ ngắn hơn công nghệ điện phân kiềm do phải hoạt động trong môi trường axit, oxy hóa mạnh và tải vận hành cao.
Một trong những cơ chế suy giảm phổ biến là sự hỏng hóc của lớp vận chuyển xốp bằng titan phủ bạch kim. Trong quá trình phân cực anot, lớp oxit titan hình thành, làm tăng điện trở tiếp xúc và suy giảm hiệu suất điện hóa theo thời gian.
Nhóm nghiên cứu do Muhammad Azhar Iqbal và cộng sự thực hiện đã thử nghiệm một lớp trung gian titan nitrua (TiN), được lắng đọng bằng phương pháp phún xạ magnetron phản ứng bên dưới lớp bạch kim.
Kết quả cho thấy lớp TiN dày 400 nanomet mang lại hiệu quả tối ưu:
-
Dòng ăn mòn thấp nhất, đạt 39,26 microampe trên centimet vuông
-
Cải thiện đáng kể điện trở truyền điện tích
-
Gia tăng độ bền cấu trúc dưới điều kiện vận hành khắc nghiệt
-
Kéo dài thời gian hoạt động thêm khoảng 80 giờ so với mẫu không có lớp trung gian
Thử nghiệm trên tế bào đơn cũng ghi nhận đáp ứng trở kháng tốt hơn và giảm suy thoái giao diện.
Giới chuyên gia nhận định rằng làn sóng cải tiến tiếp theo của điện phân PEM có thể đến từ kỹ thuật vật liệu và thiết kế giao diện. Khi các dự án hydro xanh hướng tới quy mô nhiều gigawatt, việc kéo dài tuổi thọ linh kiện và giảm tốc độ suy giảm sẽ đóng vai trò then chốt trong việc hạ chi phí hydro và nâng cao độ tin cậy hệ thống.
