Phạm Minh Trang, thứ hai từ trái trong lễ phục tốt nghiệp, cùng gia đình tại lễ tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2018. Ảnh: Đại học Bách khoa Hà Nội.

Điện phân nước là một trong những con đường tạo hydro mà không phải trực tiếp sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Nhưng để quá trình này hiệu quả hơn, một bài toán nằm ngay trên bề mặt điện cực: làm thế nào thúc đẩy phản ứng giải phóng oxy mà không phải dùng quá nhiều vật liệu đắt, khan hiếm hoặc để lại dấu chân môi trường lớn.

TS. Phạm Minh Trang, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trung tâm Trí tuệ Môi trường (CEI), VinUniversity, đang theo đuổi chính bài toán vật liệu ấy. Hồ sơ hiện hành của CEI xác nhận bà có học vị tiến sĩ và đang làm nghiên cứu sau tiến sĩ tại trung tâm. Tháng 3/2026, sau giai đoạn nghiên cứu tại Đức, bà trở về Việt Nam và gia nhập CEI.

Một lát cắt đáng chú ý trong hướng nghiên cứu này là bài báo đăng trên Journal of Catalysis năm 2025 về xúc tác oxit Co-Ni-Fe cho phản ứng giải phóng oxy trong điện phân nước kiềm. TS. Phạm Minh Trang là tác giả đứng đầu trong danh sách tám tác giả. Theo tuyên bố đóng góp của bài báo, phần việc của bà gồm thực nghiệm, quản lý dữ liệu, thẩm định kết quả và tham gia rà soát, chỉnh sửa bản thảo; vì vậy kết quả phải được nhìn nhận là sản phẩm của một nhóm nghiên cứu, không phải công trình riêng của một cá nhân.

Giảm kim loại nhưng không được đánh đổi bằng hiệu suất

Các oxit hỗn hợp cobalt, nickel và sắt được quan tâm vì có thể xúc tác phản ứng giải phóng oxy trong điện phân nước kiềm với chi phí vật liệu thấp hơn nhóm kim loại quý thường dùng trong một số công nghệ điện phân khác. Tuy nhiên, cobalt có nguồn cung hạn chế, trong khi khai thác cobalt và nickel cũng đặt ra vấn đề về tác động môi trường. Vì vậy, giảm lượng kim loại mà vẫn giữ hoạt tính của xúc tác là một hướng cải tiến có ý nghĩa thực tế.

Trong nghiên cứu năm 2025, nhóm thử đưa carbon Vulcan đã qua tiền xử lý vào vật liệu CoNiFeOₓ ở các giai đoạn tổng hợp và tỷ lệ khác nhau. Vật liệu composite tối ưu đạt hoạt tính khối lượng 370 A trên mỗi gram CoNiFe tại điện thế 1,56 V so với điện cực hydro thuận nghịch, cùng độ dốc Tafel 39,0 mV mỗi decade. Quan trọng hơn, nhóm ghi nhận vật liệu duy trì hoạt động dài hạn trong thiết bị điện phân dùng màng trao đổi anion ở điều kiện điện phân nước kiềm có tính thực tế hơn so với phép đo điện cực đơn thuần.

Điểm cần giữ đúng mức là nghiên cứu này chưa đồng nghĩa với một hệ máy điện phân thương mại hoàn chỉnh. Kết quả cho thấy một chiến lược vật liệu có khả năng giảm phụ thuộc vào lượng kim loại sử dụng mà vẫn duy trì hiệu năng xúc tác; còn độ bền ở quy mô công nghiệp, chi phí chế tạo, khả năng sản xuất hàng loạt và vòng đời vật liệu vẫn cần những bước kiểm chứng tiếp theo.

Hướng tiếp cận này đặt cạnh những nghiên cứu vật liệu mới cho chuyển hóa năng lượng đã được Phụ nữ Mới phản ánh cho thấy một điểm chung: giá trị của vật liệu không chỉ nằm ở chỉ số hiệu suất cao nhất, mà còn ở lượng tài nguyên cần dùng, độ bền và khả năng đưa vào hệ thiết bị thực tế.

Phạm Minh Trang, thứ ba từ trái trong lễ phục xanh đen, nhận bằng Kỹ sư ngành Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2018. Ảnh: Đại học Bách khoa Hà Nội.

Từ xử lý nhiệt thiếu oxy đến bổ sung carbon

Nghiên cứu năm 2025 không xuất hiện như một thử nghiệm tách rời. Một năm trước đó, TS. Phạm Minh Trang cũng là tác giả đứng đầu bài báo trên Journal of Catalysis khảo sát cách xử lý nhiệt oxit Co-Ni-Fe trong môi trường thiếu oxy. Nhóm xác định tỷ lệ Co:Ni 2:2:1 cho kết quả tốt trong hệ thử nghiệm và ghi nhận xử lý thiếu oxy cải thiện hoạt tính so với các điều kiện nhiệt khác.

Trong phép đo của công trình năm 2024, vật liệu đạt quá thế 291 mV tại mật độ dòng 10 mA/cm² và độ dốc Tafel 32 mV/decade. Nhóm còn thử độ ổn định ít nhất 50 giờ ở 100 mA/cm² và khoảng 75 giờ trong thiết bị điện phân màng trao đổi anion ở 400 mA/cm². Những con số này không phải bằng chứng về tuổi thọ công nghiệp, nhưng chúng giúp nhóm tiến thêm một bước từ phép đo hoạt tính sang đánh giá trong cấu hình thiết bị gần ứng dụng hơn.

Nếu công trình 2024 tập trung vào cách điều chỉnh cấu trúc và bề mặt oxit bằng xử lý nhiệt, nghiên cứu 2025 đặt thêm câu hỏi về lượng vật liệu: liệu có thể dùng ít phần kim loại hoạt tính hơn mà không làm mất lợi thế xúc tác. Hai bước nghiên cứu nối tiếp nhau cho thấy phương pháp làm việc theo hướng tối ưu từng biến số thay vì chỉ chạy theo một chỉ tiêu hiệu suất đơn lẻ.

Về bản chất, hydro xanh từ điện phân nước chỉ hình thành khi nguồn điện cung cấp cho quá trình điện phân đến từ năng lượng tái tạo. Vì thế, vật liệu xúc tác là một mắt xích trong cả chuỗi công nghệ; nó có thể góp phần cải thiện hiệu quả và sử dụng tài nguyên, nhưng không tự quyết định toàn bộ chi phí hay mức phát thải của hydro. Phụ nữ Mới từng phản ánh một hướng khác là phát triển màng sinh học cho thiết bị điện phân, cho thấy nhiều bộ phận của hệ thống đang cùng được cải tiến.

Phạm Minh Trang trong ngày nhận bằng Thạc sĩ Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Bách khoa Hà Nội. Ảnh: Đại học Bách khoa Hà Nội.

Một hành trình học thuật quay trở lại Việt Nam

Phạm Minh Trang tốt nghiệp Kỹ sư Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2018, sau đó tiếp tục chương trình thạc sĩ cùng chuyên ngành. Giai đoạn 2019–2021, bà nhận học bổng RoHan của DAAD để thực hiện trao đổi nghiên cứu và luận văn tại Viện Xúc tác Leibniz ở Đức. Tháng 9/2021, bà bắt đầu chương trình tiến sĩ; luận án tập trung vào phát triển các chất xúc tác điện hóa dị thể phục vụ chuyển đổi những phân tử nhỏ cho quá trình chuyển dịch năng lượng bền vững.

Các dữ liệu học thuật cho thấy trọng tâm của con đường này nằm khá nhất quán ở điện hóa, xúc tác và chuyển đổi năng lượng. Đại học Bách khoa Hà Nội ghi nhận các công trình của bà đã xuất hiện trên Journal of Catalysis, Advanced Materials và một số tạp chí quốc tế khác. Tuy nhiên, số lượng hay tên tạp chí không phải phần quan trọng nhất của câu chuyện; đáng quan tâm hơn là cách một chuỗi thí nghiệm được nối tiếp để xử lý những giới hạn cụ thể của vật liệu.

Sau khi trở về Việt Nam năm 2026, hướng chuyên môn ấy gặp một bài toán đang được quan tâm rộng hơn trong nghiên cứu năng lượng: làm vật liệu đủ hiệu quả nhưng đồng thời phải tính đến tài nguyên, môi trường và khả năng triển khai. Các hướng nghiên cứu về lưu trữ và chuyển đổi năng lượng của nhiều nhà khoa học nữ Việt Nam cũng đang đi theo logic tương tự, từ vật liệu pin đến linh kiện và xúc tác.

Với xúc tác Co-Ni-Fe, kết quả hiện có mới trả lời một phần của bài toán. Từ vài chục giờ thử nghiệm đến tuổi thọ nhiều nghìn giờ, từ một mẫu vật liệu trong phòng thí nghiệm đến quy trình chế tạo ổn định ở quy mô lớn vẫn còn một khoảng cách đáng kể. Chính khoảng cách đó cũng xác định phần việc tiếp theo: không phải chứng minh vật liệu “đã giải quyết” bài toán hydro xanh, mà tiếp tục kiểm tra xem lợi thế về hiệu suất và lượng kim loại có giữ được khi bước sang những điều kiện khắt khe hơn hay không.