Vật liệu tiên tiến cho sản xuất, lưu trữ và chuyển đổi hydrogen: Tổng quan từ 2015-2025

Vật liệu tiên tiến cho sản xuất, lưu trữ và chuyển đổi hydrogen: Tổng quan từ 2015-2025

Annie Nguyễn

Ngày 8 tháng 6 năm 2026

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Vandana Molahalli (Đại học Kasetsart, Thái Lan) dẫn đầu, cùng với Sanjith C, Sushanth L. Shetty, Aman Sharma, Ganesha H, Vijeth H và Nattaporn Chattham, vừa công bố bài tổng quan toàn diện trên Tạp chí Quốc tế về Năng lượng Hydrogen (International Journal of Hydrogen Energy). Bài báo hệ thống hóa các tiến bộ trong lĩnh vực vật liệu cho sản xuất, lưu trữ và chuyển đổi hydrogen dựa trên hơn 300 tài liệu được xuất bản trong giai đoạn 2015–2025.

Với mật độ năng lượng khối lượng cao (~120 MJ kg⁻¹), hydrogen được xác định là chất mang năng lượng sạch và bền vững, đóng vai trò then chốt trong chiến lược trung hòa carbon toàn cầu hướng tới năm 2050. Tuy nhiên, hydrogen vẫn đang đối mặt với những hạn chế lớn: mật độ năng lượng thể tích thấp, tổn thất hiệu suất trong các quá trình chuyển đổi và nguy cơ rò rỉ trong lưu trữ và vận chuyển.

Để vượt qua các rào cản này, bài tổng quan tập trung phân tích ba nhóm vật liệu cốt lõi. Thứ nhất, các chất xúc tác mới, bao gồm xúc tác đơn nguyên tử (single‑atom catalysts), dichalcogenide kim loại chuyển tiếp (TMDs) và hệ perovskite, đã được chứng minh có khả năng nâng cao đáng kể hiệu suất điện hóa và quang điện hóa trong sản xuất hydrogen ở điều kiện ôn hòa. Thứ hai, vật liệu lưu trữ tiên tiến như hydrua kim loại, khung hữu cơ kim loại (MOFs) và khung cộng hóa trị hữu cơ (COFs) được kỳ vọng sẽ cải thiện khả năng đảo ngược và mật độ năng lượng trong lưu trữ hydrogen thể rắn. Thứ ba, các xu hướng mới trong công nghệ pin cũng được xem xét, bao gồm pin thể rắn, pin sodium‑ion và pin lithium‑lưu huỳnh, hướng tới mục tiêu sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường và có khả năng mở rộng quy mô.

Ngoài ra, bài báo còn chỉ ra những vấn đề mang tính “xuyên cắt” ảnh hưởng đến mọi công nghệ, chẳng hạn như sự thiếu nhất quán trong báo cáo dữ liệu, các lỗ hổng trong phân tích vòng đời và chiến lược thu hồi vật liệu cuối vòng đời chưa đầy đủ. Nhóm nghiên cứu kêu gọi thiết lập các giao thức báo cáo chuẩn hóa và các chỉ số bền vững toàn diện hơn, thay vì chỉ tập trung vào hiệu suất và dung lượng.

Kết luận, bài tổng quan nhấn mạnh vai trò then chốt của khoa học vật liệu trong việc thúc đẩy một tương lai năng lượng trung hòa carbon, đồng thời kêu gọi các nỗ lực liên ngành để chuyển đổi nghiên cứu thành ứng dụng thực tế bền vững.

Nguồn tham khảo chính:

• Molahalli, V., Sanjith, C., Shetty, S.L., Sharma, A., Ganesha, H., Vijeth, H., & Chattham, N. (2026). Advanced materials for hydrogen production, storage, and conversion: Mechanistic insights, comparative benchmarks, and sustainability roadmaps. International Journal of Hydrogen Energy, Article S0360319925059075. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.10.085