Tương tác từ trong chất xúc tác hợp kim mới giúp tăng cường hiệu suất pin nhiên liệu hydro
Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk
Đặc điểm hình thái của chất xúc tác điện PtPdFe/C. Nguồn: Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202510314
Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jong Sung Yu thuộc Khoa Khoa học và Kỹ thuật Năng lượng tại DGIST dẫn đầu đã phát triển một cấu trúc hợp kim mới có thể tăng cường đáng kể hiệu suất của chất xúc tác điện cực, một thành phần quan trọng của pin nhiên liệu hydro.
Nghiên cứu này đã cải thiện phản ứng khử oxy (ORR) ở catốt, một yếu tố quan trọng trong hiệu suất của pin nhiên liệu, và dự kiến sẽ đóng góp vào sự phát triển của các công nghệ năng lượng thân thiện với môi trường thế hệ tiếp theo.
Những phát hiện này được công bố trên tạp chí Advanced Materials.
Pin nhiên liệu hydro đang thu hút sự chú ý như một công nghệ thân thiện với môi trường, chỉ thải ra nước trong quá trình tạo ra điện. Tuy nhiên, bạch kim (Pt), một kim loại quý, chủ yếu được sử dụng làm chất xúc tác cần thiết để cải thiện hiệu suất và độ bền. Do đó, việc nâng cao hiệu suất và giảm chi phí vẫn là những thách thức nghiên cứu lớn.
Nhóm nghiên cứu đã đưa các kim loại chuyển tiếp có "tính chất từ tính", chẳng hạn như sắt (Fe) và coban (Co), vào các hợp kim nền bạch kim để tạo ra các đặc tính từ tính độc đáo trong cấu trúc nguyên tử.
Kết quả là, họ đã thành công trong việc phát triển một cấu trúc mới (L10-PtPdFe), một hợp kim tam phân có trật tự của bạch kim-paladi-sắt (Pt-Pd-Fe). Chất xúc tác này cho thấy hoạt tính ORR cao hơn nhiều so với hợp kim thông thường có cùng thành phần (L12-PtPdFe khối). Sự cải thiện này được phát hiện là kết quả của các tương tác từ tính mạnh phát sinh từ cấu trúc nguyên tử.
Ngay cả trong các thử nghiệm độ bền nghiêm ngặt được thực hiện trong điều kiện vận hành pin nhiên liệu hydro thực tế, chất xúc tác này vẫn vượt quá các mục tiêu hoạt động và độ bền năm 2025 do Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đặt ra. Nhóm nghiên cứu giải thích rằng thành tựu này có ý nghĩa vô cùng quan trọng vì "đây là nghiên cứu đầu tiên xác định được rằng các đặc tính từ tính, vốn chưa từng được xem xét trước đây, đóng vai trò là yếu tố then chốt quyết định hoạt động của chất xúc tác trong pin nhiên liệu".
Giáo sư Jong Sung Yu phát biểu: "Nghiên cứu này trình bày một nguyên lý mới để nâng cao hiệu suất của pin nhiên liệu hydro. Chúng tôi đã xác định các đặc tính từ tính là một yếu tố quan trọng khác quyết định hiệu suất của chất xúc tác, và chúng tôi kỳ vọng đây sẽ là một bước ngoặt quan trọng cho sự phát triển của pin nhiên liệu hydro thế hệ tiếp theo".
Nghiên cứu này được thực hiện bởi Muhammad Irfansyah Maulana, nghiên cứu sinh tiến sĩ của Khoa Khoa học và Kỹ thuật Năng lượng tại DGIST, với tư cách là tác giả đầu tiên. Ngoài ra, nghiên cứu này cũng được thực hiện với sự hợp tác của nhóm nghiên cứu do Giáo sư Seoin Back tại Đại học Hàn Quốc dẫn đầu, đơn vị đã cung cấp các phân tích lý thuyết.
Thông tin thêm: Muhammad Irfansyah Maulana và cộng sự, Hợp kim liên kim ba thành phần bạch kim-paladi-sắt dị hướng từ tinh thể để tăng cường điện xúc tác cho pin nhiên liệu, Vật liệu tiên tiến (2025). DOI: 10.1002/adma.202510314
Thông tin tạp chí: Vật liệu tiên tiến
Được cung cấp bởi Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk
