Phát hiện "công tắc ẩn" trong chất xúc tác nano bạc: Bước đột phá trong thiết kế pin nhiên liệu oxit rắn thế hệ mới
Ngày 11 tháng 8 năm 2026 | Annie Nguyễn
Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc đã phát hiện ra rằng cùng một chất xúc tác nano bạc (Ag) có thể hoạt động tại các vị trí phản ứng khác nhau tùy thuộc vào chế độ vận hành của pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC), cho dù là tạo ra điện hay sản xuất hydro. Phát hiện này, được công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science, mở ra hướng thiết kế mới cho các thiết bị năng lượng thế hệ tiếp theo.
Nghiên cứu do các giáo sư WooChul Jung và Jeong Woo Han từ Đại học Quốc gia Seoul (SNU) dẫn đầu, phối hợp với nhóm của Giáo sư Sang Ouk Kim tại KAIST và nhóm của Tiến sĩ Beomgyun Jeong tại Viện Khoa học Cơ bản Hàn Quốc (KBSI). Kết quả cho thấy vị trí và cơ chế của phản ứng oxy thay đổi hoàn toàn tùy thuộc vào chế độ hoạt động của pin nhiên liệu oxit rắn.
Trong quá trình tạo ra điện (phản ứng khử oxy), tốc độ phản ứng tăng khi chiều dài ranh giới tiếp xúc giữa hạt nano bạc và điện cực tăng lên, cho thấy vị trí phản ứng chính là bề mặt tiếp xúc giữa bạc và điện cực. Ngược lại, trong quá trình sản xuất hydro (phản ứng tạo oxy), tốc độ phản ứng lại tăng theo diện tích bề mặt của hạt nano bạc, nghĩa là bề mặt của chính hạt nano bạc trở thành vị trí phản ứng chính. Điều này có nghĩa là cùng một chất xúc tác nano bạc có thể thực hiện phản ứng hóa học quan trọng ở hai vị trí khác nhau tùy thuộc vào chiều vận hành của thiết bị năng lượng.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phân tích dựa trên bức xạ synchrotron kết hợp với tính toán lý thuyết ở cấp độ nguyên tử. Kết quả cho thấy hạt nano bạc thay đổi cấu trúc điện tử của bề mặt điện cực theo cách hỗ trợ phản ứng khử oxy khi sản xuất điện, trong khi tạo điều kiện cho các nguyên tử oxy kết hợp với nhau khi sản xuất hydro.
Phát hiện này mở ra một chiến lược thiết kế mới cho pin nhiên liệu oxit rắn, thay vì tối ưu hóa chất xúc tác như một thành phần đơn lẻ, các nhà nghiên cứu có thể cải thiện hiệu suất bằng cách thiết kế riêng biệt bề mặt và bề mặt tiếp xúc của chất xúc tác. Điều này có thể nâng cao hiệu suất phát điện trong các hệ thống năng lượng phân tán và giảm lượng điện cần thiết để sản xuất hydro xanh. Cách tiếp cận này cũng có thể giúp phát triển pin nhiên liệu oxit rắn đảo chiều, có khả năng vừa tạo ra điện vừa sản xuất hydro trong cùng một hệ thống.
