Nhà khoa học Hàn Quốc phát triển chất xúc tác cấp độ nguyên tử, giảm chi phí sản xuất hydro xanh
Annie Nguyễn
*26/05/2026*
Một nhóm nghiên cứu tại Hàn Quốc vừa công bố bước đột phá trong thiết kế chất xúc tác ở cấp độ nguyên tử, hứa hẹn giảm đáng kể chi phí sản xuất hydro xanh từ quá trình điện phân nước. Đây được xem là một trong những tiến bộ quan trọng nhất trong lĩnh vực năng lượng tái tạo thời gian gần đây.
Đột phá từ công nghệ cấp độ nguyên tử
Các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Ulsan (UNIST) và Đại học Quốc gia Chungnam đã phát triển thành công một loại chất xúc tác mới cho máy điện phân nước dạng màng trao đổi proton (PEM) - công nghệ đang được kỳ vọng sẽ thống trị thị trường hydro xanh trong tương lai. Chất xúc tác mới này được chế tạo bằng công nghệ lắng đọng nguyên tử (Atomic Layer Deposition - ALD), cho phép kiểm soát cấu trúc vật liệu ở mức độ nguyên tử, tạo ra hiệu suất vượt trội.
Giảm phụ thuộc vào kim loại quý hiếm
Một trong những rào cản lớn nhất đối với công nghệ điện phân PEM hiện nay là sự phụ thuộc vào iridium - một kim loại quý hiếm, có giá thành cực kỳ đắt đỏ. Chất xúc tác mới này đã giải quyết được vấn đề đó bằng cách:
-
Sử dụng hợp kim Iridium-Niken (IrNi), trong đó lượng iridium được giảm xuống mức tối thiểu trong khi vẫn duy trì hiệu suất xúc tác cao.
-
Cấu trúc lõi-vỏ (core-shell) cho phép tối ưu hóa hoạt tính của các nguyên tử bề mặt, giảm lượng kim loại quý cần sử dụng.
-
Độ dày lớp phủ cực mỏng xuống chỉ còn 0,2 mg/cm², giảm đáng kể so với các chất xúc tác truyền thống.
Theo kết quả công bố, chất xúc tác mới này cho thấy hiệu suất vượt trội so với các chất xúc tác dựa trên iridium tinh khiết, đồng thời kéo dài tuổi thọ của thiết bị điện phân. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm chi phí bảo trì và thay thế.
Tác động đến chi phí sản xuất hydro xanh
Hiện nay, chi phí sản xuất hydro xanh vẫn còn cao hơn đáng kể so với hydro xám (sản xuất từ khí tự nhiên) và hydro xanh lam (kèm thu giữ carbon). Một trong những nguyên nhân chính là giá thành cao của các thiết bị điện phân, đặc biệt là chất xúc tác sử dụng kim loại quý hiếm.
Với phát minh này, chi phí sản xuất hydro xanh có thể được cải thiện đáng kể theo hai hướng:
-
Giảm chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống điện phân nhờ lượng iridium cần sử dụng ít hơn.
-
Giảm chi phí vận hành và bảo trì nhờ tuổi thọ thiết bị được kéo dài.
Các nhà nghiên cứu ước tính rằng, nếu công nghệ này được thương mại hóa thành công, chi phí sản xuất hydro xanh có thể tiến gần hơn đến mục tiêu 1-2 USD/kg vào năm 2030, giúp hydro xanh trở nên cạnh tranh hơn so với các nguồn năng lượng hóa thạch.
Bối cảnh chiến lược tại Hàn Quốc
Phát minh này nằm trong chiến lược tổng thể của Hàn Quốc nhằm thúc đẩy nền kinh tế hydro. Đất nước này đặt mục tiêu đạt trung hòa carbon vào năm 2050, với hydro được xem là trụ cột quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng.
Hàn Quốc đã công bố "Kế hoạch lộ trình kinh tế hydro" nhằm phát triển ngành công nghiệp hydro toàn diện, từ sản xuất, lưu trữ, vận chuyển đến sử dụng. Việc phát triển các công nghệ cốt lõi như chất xúc tác cấp độ nguyên tử là một phần quan trọng của chiến lược này.
Tương lai của công nghệ
Các nhà nghiên cứu đã nộp đơn đăng ký bằng sáng chế cho công nghệ này từ tháng 12/2023 và đang tích cực tìm kiếm đối tác để thương mại hóa. Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức trước khi đưa vào sản xuất đại trà, nhưng đây được xem là một bước tiến quan trọng trên con đường hiện thực hóa nền kinh tế hydro.
Nếu thành công, công nghệ này có thể giúp các nước có tiềm năng năng lượng tái tạo dồi dào như Việt Nam tiếp cận dễ dàng hơn với công nghệ sản xuất hydro xanh, giảm chi phí đầu tư và vận hành, từ đó thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng trong nước.
