Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác bột hỗn hợp ôxít kim loại (Ru-Ir)O2 và bộ điện phân nước sử dụng màng trao đổi proton (PEMWE) để sản xuất hydro
Mã số đề tài VAST03.01/18-19
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Khoa học Vật liệu
Thuộc Danh mục đề tài Hướng Khoa học Vật liệu (VAST03)
Họ và tên TS. Phạm Thị San
Thời gian thực hiện 01/01/2018 - 30/06/2020
Tổng kinh phí 600 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

-    Tìm được qui trình tổng hợp vật liệu xúc tác bột trên cơ sở hỗn hợp ôxít kim loại (Ru-Ir)O2 phù hợp có hoạt tính xúc tác cao cho phản ứng thoát ôxy trong điện phân nước sử dụng màng trao đôi proton (PEM-Proton exchange membrane) qui mô 1g/mẻ.
-    Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực màng MEA diện tích làm việc 25 cm2 có hoạt tính và độ bền cao sử dụng trong PEMWE (Proton exchange membrane water electrolyser).
-    Thiết kế chế tạo bộ PEMWE công suất khoảng 10L/h.

Kết quả chính của đề tài

-    Về khoa học:

  • Đánh giá các đặc trưng tính chất của các xúc tác điện cực chế tạo được: cấu trúc, hình thái học bề mặt, độ hoạt hóa và độ bền của chúng trong môi trường axit, từ đó có những kết luận về khả năng sử dụng của chúng trong thực tế và lựa chọn được xúc tác phù hợp cho áp dụng.
  • Xác định được quy trình tổng hợp các xúc tác điện cực bột hỗn hợp ôxít kim loại (Ru-Ir)O2.
  • Đánh giá hiệu quả xúc tác chế tạo được khi áp dụng trong một bộ PEMWE thực tế.

-    Về ứng dụng:

  • Chủ động chế tạo các vật liệu xúc tác điện cực anôt sử dụng trong thiết bị điện phân nước sử dụng màng trao đổi proton để sản xuất hydro.
  • Bước đầu xây dựng kiến thức và nguồn nhân lực cho phát triển PEMWE. Cụ thể là chế tạo một bộ PEMWE ghép hoàn chỉnh và xác lập các điều kiện vận hành để sản xuất hydro với công suất 10 L/h. Điều này tạo tiền đề cho phép phát triển chế tạo các bộ PEMWE công suất lớn trong tương lai.
Những đóng góp mới
  • Xây dựng và đào tạo cán bộ trong  lĩnh vực nghiên cứu sản xuất hydro bằng kỹ thuật điện phân hiện đại. Nâng cao trình độ khoa học cũng như công nghệ của cán bộ trẻ trong nghiên cứu các nguồn năng lượng mới.
  • Bước đầu tạo ra sản phẩm nhiên liệu hydro kết hợp với pin nhiên liệu sẽ thúc đẩy việc nghiên cứu các nguồn năng lượng xanh khác như: mặt trời, sức gió … cung cấp điện cho các vùng xa xôi hẻo lánh, vùng biển và hải đảo trong tương lai...
  • Góp phần xây dựng cơ sở hạ tầng và phát triển nguồn nhân lực về lĩnh vực điện phân nước sản xuất hyđrô sử dụng màng trao đổi proton PEMWE.
Sản phẩm đề tài

- Các bài báo đã công bố (liệt kê): 1 bài trên tạp chí thuộc danh mục SCI; 2 bài trên tạp chí khoa học trong nước:

  • Thy San Pham, Hong Hanh Pham, Chi Linh Do, Tuyet Ngo Thi Anh, Tuan Anh Pham, IrxRu1-xO2 nanoparticles with enhanced electrocatalytic properties for the oxygen evolution reaction in proton exchanger membrane  water electrolysis, Journal of Electronic Materials, DOI 10.1007/s11664-020-08624-7.
  • Phạm Hồng Hạnh, Phạm Thi San, Nguyễn Ngọc Phong, Đỗ Chí Linh, Nghiên cứu tổng hợp xúc tác bột IrO2  kích thước nanô bằng phương pháp Adams ứng dụng trong điện phân nước màng trao đổi proton, Tạp chí Hóa học , 2019, T57 (4E1,2), 188-192.
  • Phạm Hồng Hạnh, Đỗ Chí Linh, Phạm Thi San, Nguyễn Ngọc Phong, Tổng hợp và đánh giá tính chất của hỗn hợp bột xúc tác IrxRu(1-x)O2 bằng phương pháp Adam cho phản ứng thoát ôxy trong điện phân nước màng trao đổi proton, Tạp chí xúc tác và hấp phụ Việt Nam, 2019, 8(2), 40-46.

- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê)
- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ)

  • 01 Qui trình tổng hợp vật liệu bột xúc tác hỗn hợp Ir0.7Ru0.3O2 và 1g vật liệu bột xúc tác hỗn hợp Ir0.7Ru0.3O2. Kích thước vật liệu xúc tác < 20 nm. Diện tích bề mặt riêng 91,9 m2/gam - lưu giữ tại Viện Khoa học Vật liệu
  • 05 điện cực màng MEA. Diện tích làm việc 25cm2. Mật độ dòng điện cực đại 1A/cm2 - lưu trữ tại Viện Khoa học Vật liệu
  • 01 Bộ điện phân PEMWE. Công suất sản xuất khí hydro ~ 10L/h - lưu trữ tại Viện Khoa học vật liệu

 

Ảnh nổi bật đề tài
1619144453883-ptsan.jpg