Danh sách bài viết

Nghiên cứu phát triển Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) sử dụng nhiên liệu hyđrô

Cập nhật: 20/09/2020 | Lượt xem: 54

Hiện nay, các nguồn nhiên liệu hóa thạch có trong tự nhiên trên thế giới như dầu hỏa, than đá, khí ga tự nhiên… ngày càng cạn kiệt, vì vậy việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mới thay thế thân thiện với môi trường trở nên cấp thiết. Trong các nguồn năng lượng mới có khả năng lựa chọn như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng hạt nhân, địa năng lượng,… có một nguồn năng lượng hứa hẹn là Pin nhiên liệu. 

Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) sử dụng nguyên liệu đầu vào là hyđrô và ôxy trong không khí. Pin nhiên liệu màng trao đổi proton được các nhà khoa học trên thế giới tập trung nghiên cứu do nó có nhiều ưu điểm như không gây ồn, linh hoạt, có hiệu suất chuyển hóa năng lượng khá cao (có thể lên tới trên 60 %), mật độ năng lượng và điện năng rất lớn, thời gian khởi động nhanh, làm việc tại nhiệt độ không cao (< 800C), sử dụng nguồn năng lượng sạch nên không tạo ra các chất thải cho môi trường. PEMFC hứa hẹn là nguồn điện thay thế và áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống, từ các thiết bị điện tử xách tay tới các trạm phát điện gia đình và trong giao thông vận tải. Hiện nay PEMFC được xem như là nguồn duy nhất có khả năng tích trữ điện trong thời gian dài.

Ở Việt Nam việc nghiên cứu về PEMFC vẫn chưa nhiều, do chúng ta chưa chủ động được về vật liệu cốt lõi trong nghiên cứu PEMFC, đặc biệt là các vật liệu xúc tác để làm xúc tác cho bộ pin nhiên liệu. Giá nhập ngoại các vật liệu này tương đối cao, nên để có thể phát triển mạnh nghiên cứu về PEMFC tại Việt Nam thì việc nghiên cứu điều chế các vật liệu xúc tác, nhằm chủ động về vật liệu cốt lõi trong nghiên cứu cũng như giảm nhập ngoại là rất cần thiết. Thấu hiểu vấn đề này, trong thời gian từ 01/2014 đến 6/2016, một nhóm các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm KHCNVN đã triển khai thực hiện đề tài VAST03.08/14-15: “Nghiên cứu phát triển Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) sử dụng nhiên liệu hyđrô” do TS. Phạm Thi San làm chủ nhiệm. Ngày 07/10/2016, tại phiên họp nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm KHCNVN, đề tài được Hội đồng nghiệm thu đánh giá xếp loại Xuất sắc. 

Đề tài đã tập trung nghiên cứu điều chế thành công vật liệu xúc tác và đã đưa ra 04 qui trình tổng hợp điều chế vật liệu xúc tác Pt/C, Pt3Ni/C, Pt3Co/C và Pt3Fe/C20%Wt ở mức độ phòng thí nghiệm (>200mg/mẻ). Qua quá trình đánh giá và thử nghiệm, đề tài đã lựa chọn xúc tác Pt/C 20% Wt làm xúc tác anot và Pt3Ni/C 20%Wt làm xúc tác catot cho pin nhiên liệu. Xúc tác Pt/C 20% Wt điều chế được có kích thước hạt trung bình ~ 2,45 nm và diện tích bề mặt điện hóa ESA là 78,88 m2/g. Xúc tác catot Pt3Ni/C 20%Wt có kích thước hạt trung bình ~ 2,79 nm và diện tích bề mặt điện hóa ESA là 76,14 m2/g.

Bên cạnh việc nghiên cứu các vật liệu xúc tác, đề tài cũng đã thành công trong nghiên cứu các kỹ thuật chế tạo điện cực màng MEA (trái tim của pin nhiên liệu) và đưa ra được quy trình chế tạo điện cực màng MEA cho chất lượng cao. Việc áp dụng các xúc tác chế tạo được vào điện cực màng MEA đã cho kết quả rất tốt khi đánh giá. Thế mạch mở của pin Voc ~ 1,0V và giá trị mật độ công suất cực đại của pin đơn đạt được Pmax ~ 640mW/cm2 tại điện thế 0,42V.

Từ những kết quả nhận được, đề tài đã tiến hành thiết kế chế tạo thành công bộ pin nhiên liệu nhỏ, chế tạo các phụ kiện của pin như bipolar, bộ thu, mặt ghép… và tiến hành thử nghiệm đánh giá các đặc trưng phát điện của pin đơn và bộ ghép pin. Các cấu trúc thiết kế được đề tài hoàn thiện và chế tạo. Bộ pin nhiên liệu 16W đã được lắp ghép và vận hành thành công.

pin1

pin2

pin3

Ngoài các sản phẩm khoa học, đề tài đã góp phần đào tạo 02 nghiên cứu sinh, công bố 05 bài báo khoa học, trong đó có một bài trên tạp chí quốc tế thuộc danh mục ISI; 04 báo cáo đăng trong các tạp chí khoa học trong nước và 01 báo cáo hội nghị.

Nguồn: TS. Phạm Thi San, Viện Khoa học vật liệu
Xử lý tin: Minh Tâm

Phát triển và thử nghiệm máy bay thương mại không thải khí lớn nhất thế giới

Các ngành công nghệ

Công ty Alaska Air Group và ZeroAvia đang phát triển và thử nghiệm máy bay cải tiến De Havilland Q400 76 chỗ ngồi với tầm hoạt động 805km.

Vũ trụ ảo Metaverse của Facebook là gì, sử dụng ra sao?

Các ngành công nghệ

Là thế giới ảo song song với thế giới thực, Metaverse được kỳ vọng trở thành bước ngoặt của tương lai.

Một thành phố tại Hà Lan muốn dùng nhựa tái chế để làm đường giao thông

Các ngành công nghệ

Công ty xây dựng VolkerWessels (Hà Lan) đang thử nghiệm một loại vật liệu mới có khả năng tái chế và bền vững hơn so với công nghệ làm đường cũ bằng nhựa đường.

Hà Lan ra mắt "siêu tàu lặn" điện, chạy nhanh hơn cả cá heo

Các ngành công nghệ

Hãng chế tạo tàu lặn U-Boat Worx của Hà Lan vừa ra mắt tàu lặn động cơ điện Super Sub với thiết kế hình viên đạn và có thể hoạt động liên tục 8 tiếng.

Robot tự sạc vẽ bản đồ đáy biển, biên giới cuối cùng của Trái đất

Các ngành công nghệ

Nhiều thế kỷ qua, con người đã khám phá vô số những ngọn núi, khu rừng và hoang mạc. Tuy nhiên, thứ bao phủ hơn 70% diện tích Trái Đất lại là đại dương vẫn là một bí ẩn lớn đối với chúng ta.

Công ty mẹ của Google công bố toàn bộ dữ liệu của dự án máy thu thập nước từ không khí, giá cực rẻ

Các ngành công nghệ

“Nếu như chúng ta có thể tăng tốc độ cung cấp nước sạch theo bất cứ cách nào, chúng tôi cho rằng đó là một mục tiêu đáng để thực hiện”.

Xe điện lập kỷ lục chạy nhanh nhất trên đất liền

Các ngành công nghệ

Mẫu xe điện có biệt danh “Gã khổng lồ nhỏ” (Little Giant) của nhóm Team Vesco và công ty reVolt Systems lập kỷ lục mới về tốc độ tối đa hồi tháng 10.

Kính không vỡ lấy cảm hứng từ bánh socola chip

Các ngành công nghệ

Một nhóm nhà nghiên cứu quốc tế phát triển loại kính chống nứt vỡ, có thể dùng để sản xuất đèn LED, điện thoại và màn hình TV.

Thiết kế nhà bền vững tới 500 năm từ vật liệu thân thiện với môi trường

Các ngành công nghệ

Nhà Zome sử dụng những vật liệu thân thiện với môi trường có khả năng chống nước, rêu và chống cháy tới 1.200 độ C.

Indonesia phát triển bã cà phê thành vật liệu tạo pin xe điện

Các ngành công nghệ

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Khoa Kỹ thuật, Luyện kim và Vật liệu ở Đại học Indonesia vừa phát triển phương pháp biến bã cà phê thành vật liệu dùng trong pin Lithium-ion.