Nhóm nghiên cứu Nhật Bản ra mắt vi lò phản ứng SOFC cỡ lòng bàn tay, khởi động chỉ trong 5 phút

Nhóm nghiên cứu Nhật Bản ra mắt vi lò phản ứng SOFC cỡ lòng bàn tay, khởi động chỉ trong 5 phút

Ngày 27/1/2026

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Tokyo (Institute of Science Tokyo), thuộc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Liên ngành Khoa học và Công nghệ Tương lai, vừa công bố một đột phá đáng chú ý trên tạp chí Microsystems & Nanoengineering. Dưới sự dẫn dắt của TS. Tetsuya Yamada, nhóm đã phát triển thành công vi lò phản ứng pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) cỡ lòng bàn tay, có khả năng đạt nhiệt độ vận hành tối ưu 600°C chỉ trong 5 phút kể từ nhiệt độ phòng.

So với các hệ SOFC truyền thống thường mất khoảng 30 phút để khởi động, công nghệ mới này đánh dấu bước tiến lớn, đặc biệt cho các ứng dụng di động và ngoài lưới. Dự án được triển khai với sự hợp tác của TAIYO YUDEN Co., Ltd., tập trung giải quyết hai thách thức then chốt: tăng tốc quá trình gia nhiệt và đảm bảo an toàn ở nhiệt độ cao.

Thiết kế kiểm soát nhiệt độ tiên tiến

Việc thu nhỏ SOFC luôn đối mặt với nguy cơ nứt vỡ vật liệu gốm do sốc nhiệt. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã phát triển cấu trúc gốm zirconia ổn định yttria (YSZ) dạng dầm treo, vừa đóng vai trò chịu lực vừa là lớp chắn nhiệt. Các vi kênh dẫn được chế tạo chính xác, cho phép dòng nhiên liệu giàu hydro, oxy và khí thải lưu thông hiệu quả, tối ưu vùng phản ứng và hạn chế điểm nóng cục bộ.

Hệ thống còn được bao bọc bởi lớp cách nhiệt đa tầng giúp giảm hơn 50% truyền dẫn nhiệt so với vật liệu cách nhiệt thông thường. Các lớp phủ bên trong phản xạ bức xạ hồng ngoại trở lại vùng phản ứng, giúp duy trì nhiệt độ cao bên trong trong khi bề mặt ngoài đủ an toàn để cầm tay. Ngoài ra, cơ chế an toàn tích hợp sẽ tự động hạ công suất nếu nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép, ngăn nguy cơ cháy nổ hydro.

Nguồn điện nơi pin không đáp ứng được

Trong khi pin lithium-ion hiện đại đạt mật độ năng lượng khoảng 250 Wh/kg, vi lò phản ứng SOFC chạy bằng hydro này có thể đạt mật độ năng lượng cao gấp tới bốn lần. Khi sử dụng hydro tinh khiết, hiệu suất điện lý thuyết có thể tiến gần 70%, mở ra tiềm năng lớn cho các ứng dụng yêu cầu thời gian hoạt động dài và trọng lượng nhẹ.

Trong các thử nghiệm trình diễn, hệ thống đã cung cấp điện liên tục cho:

• UAV và drone giám sát với thời gian bay vượt 2 giờ

• Robot tự hành hoạt động qua nhiều ca liên tục

• Cảm biến thông minh tại các khu vực xa xôi như giàn khoan ngoài khơi

• Bộ thiết bị liên lạc khẩn cấp trong tình huống mất điện kéo dài

Ý nghĩa chiến lược đối với ngành năng lượng Nhật Bản

Nhật Bản đang coi hydro và pin nhiên liệu là trụ cột trong lộ trình khử carbon. Sau khi Đại học Công nghệ Tokyo tái cấu trúc thành Viện Khoa học Tokyo vào năm 2024, các nghiên cứu liên ngành đã được đẩy mạnh. Sự hợp tác với TAIYO YUDEN – doanh nghiệp có hơn 60 năm kinh nghiệm trong khoa học vật liệu – được kỳ vọng sẽ thúc đẩy quá trình thương mại hóa công nghệ này.

Giới phân tích cho rằng các lĩnh vực như logistics, quốc phòng, robot và ứng dụng nhiệm vụ trọng yếu sẽ là những khách hàng đầu tiên của SOFC cỡ nhỏ, nhờ nhu cầu cao về độ bền, tính tự chủ năng lượng và phát thải bằng không.

Triển vọng

Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tập trung kiểm chứng độ bền dài hạn, khả năng chịu chu kỳ nhiệt lặp lại, cũng như chi phí sản xuất. Các chương trình thử nghiệm thực địa với nhà sản xuất drone và robot dự kiến bắt đầu từ cuối năm 2026. Nếu được mở rộng quy mô thành công, vi lò phản ứng SOFC này có thể mở ra một chương mới cho các giải pháp năng lượng mật độ cao, không phát thải, nơi pin truyền thống không còn là lựa chọn tối ưu.