Viện Khoa học Tokyo công bố chất điện phân rắn cho lưu trữ hydro ở nhiệt độ thấp
Tokyo, ngày 22/01/2026 – Viện Khoa học Tokyo (Institute of Science Tokyo) vừa công bố một đột phá quan trọng trong công nghệ lưu trữ hydro, phát triển thành công chất điện phân rắn dẫn ion hydride cho phép lưu trữ hydro có thể sạc–xả thuận nghịch trong MgH₂ ở nhiệt độ chỉ khoảng 90°C – thấp hơn rất nhiều so với mức trên 300°C của các hệ hydride kim loại truyền thống.
Nghiên cứu do Giáo sư Ryoji Kanno chủ trì, cùng các Phó Giáo sư Naoki Matsui và Takashi Hirose, đã phát triển một vật liệu dẫn ion hydride kiểu anti-α-AgI, có công thức Ba₀.₅Ca₀.₃₅Na₀.₁₅H₁.₈₅. Khi được tích hợp vào điện cực magiê, hệ pin hydro rắn này đạt khả năng hấp thụ hydro 7,7% khối lượng, gần như chạm ngưỡng lý thuyết 7,6%, trong khi chỉ cần gia nhiệt khoảng 90–100°C.
Đáng chú ý, hệ thống đã hoạt động ổn định qua 10 chu kỳ sạc–xả liên tiếp ở nhiệt độ thấp, đánh dấu lần đầu tiên trên thế giới trình diễn thành công lưu trữ MgH₂ thuận nghịch, đủ dung lượng, với chất điện phân rắn và nhiệt độ dưới 100°C.
Tổng quan kỹ thuật
Trọng tâm của đột phá nằm ở cấu trúc tinh thể 3D của chất điện phân, tạo ra mạng lưới các vị trí tứ diện và bát diện cho phép ion hydride (H⁻) di chuyển hiệu quả. Độ dẫn ion đạt 2,1 × 10⁻⁵ S/cm ở nhiệt độ phòng, mức thường chỉ thấy ở điện phân lỏng.
Trong tế bào thử nghiệm, dòng điện nhỏ đẩy ion H⁻ vào điện cực Mg để tạo MgH₂ trong quá trình sạc, và kéo ngược ra trong quá trình xả – tất cả diễn ra trong khoảng 60–100°C.
Thông số chính:
-
Dung lượng hydro: 7,7 wt.% (≈2.030 mAh/g theo cơ sở lý thuyết)
-
Độ bền chu kỳ: 10 chu kỳ ổn định ở 90°C
-
Hiệu suất ở 60°C: đạt 84% dung lượng lý thuyết
-
An toàn thể rắn: không cần bình áp suất cao, không chất điện phân lỏng dễ rò rỉ
Nhóm nghiên cứu cho biết các bước tiếp theo sẽ tập trung vào nâng số chu kỳ lên trên 1.000, tối ưu độ dày điện cực và tiến tới vận hành gần nhiệt độ phòng.
Ý nghĩa chiến lược
Việc hạ thấp rào cản nhiệt độ cho lưu trữ hydro mở ra nhiều kịch bản ứng dụng mới:
-
Lưu trữ điện tái tạo (mặt trời, gió) dưới dạng hydro thể rắn ở quy mô lưới
-
Hydro “dạng pin” cho giao thông hạng nặng, an toàn và nhẹ hơn hydro nén hay hóa lỏng
-
Ứng dụng công nghiệp và vùng xa, nơi cần giải pháp lưu trữ năng lượng di động, không phát thải
Theo Phó Giáo sư Matsui, “đây là một bước tiến lớn đưa xã hội hydro đến gần hiện thực, nơi việc chuyển đổi điện–hydro–điện đơn giản như sạc pin”.
Nghiên cứu đã được công bố trên Energy Materials Journal (PMID: 40966356) và được đánh giá là bước ngoặt quan trọng trong công nghệ lưu trữ hydro nhiệt độ thấp.
