Tìm hiểu về xe pin nhiên liệu hydro

(News.oto-hui.com) – Với mức phát thải ra môi trường gần như bằng không, xe pin nhiên liệu hydro đã gây ấn tượng với toàn thế giới. Vậy xe pin nhiên liệu hydro hoạt động như thế nào? Tại sao hiện nay chúng vẫn không thể phổ biến trên đường phố?

1. Cấu tạo của pin nhiên liệu hydro:

Pin nhiên liệu có lõi làm bằng một màng nhựa dẫn proton (PEM = Proton Exchange Membrane = màng trao đổi proton). Trên cả hai mặt này được tráng một chất xúc tác bạch kim và điện cực bằng giấy than chì (tấm lưỡng cực).

Việc tạo ra năng lượng điện được thực hiện trong pin nhiên liệu nhờ khí hydro. Năng lượng điện lưu trữ trong ắc quy hoặc cung cấp cho động cơ điện. Các kênh dẫn khí nhỏ được phay trong các tấm lưỡng cực, thông qua các kênh này khí hydro được đưa vào ở một mặt và mặt còn lại là không khí hoặc oxy.

2. Nguyên lý hoạt động của pin nhiên liệu hydro:

Ở một bên của pin nhiên liệu ( cực âm ) khí hydro (H2) được tách thành proton và electron bởi chất xúc tác. Chỉ có proton có thể vượt qua màng nhựa (PEM) để sang phía bên kia của pin (cực dương).Các electron (điện tử) không thể vượt qua màng nhựa được.

Khi nói cực âm và cực dương, các electron mang điện tích âm di chuyển về phía tích điện dương và hình thành một dòng điện. Dòng điện này có thể vận hành một thiết bị tiêu thụ điện, thí dụ một động cơ điện. Ở cực dương các proton, electron và oxy kết hợp để tạo ra nước.

3. Các bộ phận của xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro:

• Bình chứa khí hydro áp suất cao: Bình này có một cửa nạp lắp ở vị trí phía sau xe. Bình chứa có thể tích khoảng 170 lít và được làm đầy với một áp suất khoảng 350 bar. Như thế xe có tầm chạy xa khoảng 460km.
• Ắc quy xe 12V: Được sử dụng để cung cấp điện áp cho phụ kiện cũng như các hệ thống cung cấp điện và hệ thống thiết bị.
• Ắc quy điện áp cao: có điện áp 290V và lắp phía dưới sàn xe
• Cụm pin nhiên liệu có công suất khoảng 100KW và được lắp ở sàn xe.
• Đơn vị truyền động bao gồm một động cơ ba pha đồng bộ kích hoạt vĩnh cửu và bộ đảo điện.
• Bộ đảo điện: chuyển đổi điện áp một chiều được tạo ra trong các pin nhiên liệu thành điện áp xoay chiều cần thiết cho động cơ truyền động. Đồng thời ắc quy điện áp cao được cung cấp năng lượng điện từ bộ đảo điện.

4. Ưu – Nhược điểm của xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro:

a. Ưu điểm:

• Không gây ô nhiễm, vì chúng chỉ thải nước H2O ra môi trường.
• Phạm vi hoạt động lớn, khoảng 500km.
• Hiệu suất cao dễ sử dụng.
• Không cần bộ truyền lực phức tạp vì sử dụng động cơ điện.
• Bơm nhiên liệu khí hydro nhanh, chỉ cần từ 3-5 phút.

b. Nhược điểm:

Vấn đề với xe chạy pin nhiên liệu hydro là nguồn cung cấp nhiên liệu hydro:

• Loại năng lượng được sử dụng để cung cấp khí hydro (dầu mỏ, uranium).
• Lưu trữ nhiên liệu hydro rất khó khăn (áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp).
• Cơ sở hạ tầng phân phối nhiên liệu hạn chế.

Bài viết liên quan:

• Tại sao tuổi thọ của pin xe điện EV luôn tụt giảm theo từng năm?
• Tesla công bố pin xe điện mới, mạnh gấp 6 lần pin cũ