Cấp phát hydro cho xe pin nhiên liệu: Hướng tới tiếp nhiên liệu an toàn, nhanh và tiêu chuẩn hóa
Ngày 14/2/2026
Xe điện pin nhiên liệu hydro (FCEV) được thiết kế nhằm mang lại trải nghiệm tương tự xe chạy xăng truyền thống: tiếp nhiên liệu nhanh, tầm hoạt động dài và thao tác quen thuộc. Các trụ cấp phát hydro hiện đại hướng tới mục tiêu hoàn tất quá trình nạp nhiên liệu trong vòng chưa đầy 5 phút, với quãng đường di chuyển khoảng 500 km.
Đằng sau trải nghiệm đơn giản đó là một hệ thống tiêu chuẩn và kỹ thuật an toàn phức tạp. Các quy trình như SAE J2601 và SAE J2799 điều chỉnh giao thức nạp nhiên liệu và giao tiếp giữa trạm và xe, trong khi tiêu chuẩn ISO 19880-1 do International Organization for Standardization ban hành quy định các yêu cầu an toàn toàn diện cho trạm tiếp nhiên liệu hydro và giao diện với phương tiện. Các tiêu chuẩn này đảm bảo mức độ an toàn tương đương hệ thống xăng truyền thống.
Áp suất nạp nhiên liệu
FCEV thường được nạp ở mức 35 MPa (350 bar) hoặc 70 MPa (700 bar). Xe du lịch hiện nay chủ yếu sử dụng hệ thống 70 MPa nhằm tối đa hóa quãng đường di chuyển, trong khi một số phương tiện thương mại hoặc thế hệ cũ sử dụng 35 MPa.
Các thiết bị khác như xe nâng chạy hydro có thể dùng mức áp suất khác, nhưng không thuộc phạm vi chính của tiêu chuẩn trạm FCEV.
Hệ thống an toàn của trụ cấp và phương tiện
Trụ cấp phát hydro tích hợp nhiều lớp giám sát và bảo vệ gồm cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ, lưu lượng kế, bộ điều khiển điện tử và van an toàn. Các hệ thống này liên tục theo dõi điều kiện nạp để đảm bảo quy trình nằm trong giới hạn cho phép.
Phía phương tiện, hệ thống lưu trữ hydro nén (CHSS) là trung tâm bảo đảm an toàn. Bình chứa áp suất cao được chứng nhận nghiêm ngặt và tích hợp thiết bị xả áp kích hoạt bằng nhiệt (TPRD). Trong trường hợp hỏa hoạn, TPRD sẽ xả hydro có kiểm soát nhằm tránh vỡ bình.
Quản lý áp suất và kiểm soát quá áp
Quy trình nạp hydro dựa trên Áp suất làm việc danh định (NWP) tại 15°C. Ví dụ, bình 70 MPa có NWP là 70 MPa tại nhiệt độ tham chiếu này.
Theo yêu cầu an toàn quốc tế, quá trình nạp phải tự động dừng khi đạt 125% NWP để ngăn quá áp. Hệ thống ngắt khẩn cấp phải phát hiện lỗi cảm biến hoặc bộ điều khiển và lập tức dừng nạp.
Van an toàn áp suất (PSV) bảo vệ:
-
Bình chứa và đường ống hydro trên xe
-
Các thành phần của trạm và trụ cấp phát
Cơ chế này giúp tránh rủi ro do lỗi đơn điểm.
Định mức và thử nghiệm thiết bị
Mỗi thành phần của trụ cấp phải được định mức theo Áp suất làm việc cho phép tối đa (MAWP) và kiểm tra bằng Áp suất thử ban đầu (ITP).
Nếu một thành phần có định mức thấp hơn MAWP toàn hệ thống, van an toàn phải được điều chỉnh để bảo vệ bộ phận yếu nhất. Giao thức nạp cũng phải tính đến các giới hạn này nhằm tránh vượt áp trong quá trình nạp nhanh.
Cơ sở kỹ thuật và nghiên cứu
Các phân tích kỹ thuật về an toàn giao diện trạm – phương tiện được trình bày trong Báo cáo kỹ thuật ICHS #116 của Schneider, Dang-Nhu, Hart và Groth, tập trung vào tiêu chuẩn ISO 19880-1.
Khi hạ tầng hydro mở rộng trên toàn cầu, việc hài hòa tiêu chuẩn và củng cố kiến trúc an toàn đa lớp sẽ là yếu tố quyết định niềm tin của thị trường. Tốc độ nạp nhanh và tầm hoạt động dài là lợi thế cạnh tranh—nhưng an toàn mới là nền tảng cốt lõi của giao thông hydro.
