Chiến Tranh Hải Quân Dùng Năng Lượng Hydro Được Thúc Đẩy
Ngày 30/7/2025
Tác giả: Patrick Tucker, Biên tập viên Khoa học & Công nghệ
Gần 180 năm sau khi pin nhiên liệu hydro đầu tiên ra đời, công nghệ năng lượng hydro đang trở lại mạnh mẽ trong lĩnh vực hải quân. Đơn vị Đổi mới Quốc phòng Hoa Kỳ (DIU) đã ký hợp đồng với Pratt Miller để phát triển nguyên mẫu hệ thống sử dụng hydro cho tàu hải quân. Nếu thành công, dự án Expeditionary Hydrogen On Ship & Shore (EHOSS) có thể giúp Lầu Năm Góc giảm phụ thuộc vào dầu mỏ.
DIU cho biết mục tiêu của dự án là xây dựng “chuỗi cung ứng vi mô hydro” chiến thuật, tận dụng các thiết bị thương mại để tạo ra hệ thống sản xuất, lưu trữ và cung cấp hydro. Hệ thống này cũng có thể tiếp nhiên liệu cho các thiết bị pin nhiên liệu hydro, chuyển đổi hydro thành điện năng.
Dự án có sự tham gia của Bộ Tư lệnh Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương, Văn phòng Năng lượng Viễn chinh của Thủy quân lục chiến và các nhóm nghiên cứu từ cả Hải quân và Lục quân. Pratt Miller đã hợp tác với Lục quân từ năm 2019 để triển khai hệ thống hydro cho xe tải quân sự.
Kỹ sư trưởng về công nghệ pin nhiên liệu hydro của Pratt Miller, ông Christopher Archambo, cho biết nguyên mẫu dành cho Hải quân sẽ sử dụng thiết bị điện phân màng trao đổi proton để nén khí hydro ở áp suất 10.152 psi (700 bar), lưu trữ trong các bình chứa đặc biệt. Mức nén này phù hợp cho xe tải cỡ lớn hoặc máy phát điện dùng để tiếp nhiên liệu cho các phương tiện và thiết bị chạy bằng hydro.
Hệ thống EHOSS sẽ có mô-đun chuyển đổi điện năng linh hoạt, cho phép sử dụng nguồn điện đơn lẻ hoặc nhiều nguồn điện khác nhau trên chiến trường và trên tàu. Pin nhiên liệu hydro vốn đã được ứng dụng trong UAV, phương tiện ngầm, xe mặt đất và máy phát điện, nhờ khả năng vận hành lâu dài và giảm dấu hiệu nhiệt.
Công nghệ hydro xuất hiện từ năm 1839 khi nhà vật lý người xứ Wales Sir William Robert Grove phát minh pin nhiên liệu hydro đầu tiên. Với đặc tính nhẹ, hydro nhanh chóng được ứng dụng trong hàng không, đặc biệt là khinh khí cầu và khí cầu điều khiển. Tuy nhiên, các thảm họa như vụ cháy nổ khí cầu Hindenburg năm 1937 và sự phát triển của động cơ đốt trong đã làm gián đoạn sự phát triển của hydro trong nhiều thập kỷ.
Hydro được quan tâm trở lại vào đầu những năm 2000 khi Tổng thống George W. Bush cam kết 1,2 tỷ USD cho nghiên cứu xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro. Mặc dù từng dự báo đến năm 2010 sẽ có một triệu xe hydro tại Mỹ, điều này chưa bao giờ thành hiện thực. Công chúng vẫn hoài nghi về độ an toàn của hydro, và trong chiến dịch tranh cử năm 2024, Donald Trump từng hứa sẽ dừng hoàn toàn các chương trình xe hydro với lý do chúng “dễ nổ”.
Về kinh tế, hydro vẫn tốn kém vì sản xuất cần điện, khiến giá thành khó cạnh tranh với điện lưới truyền thống. Tuy nhiên, trong quân sự, sản xuất hydro nén tại chỗ rẻ hơn nhiều so với vận chuyển nhiên liệu bằng máy bay tiếp dầu, đặc biệt ở khu vực Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương có sự giám sát của Trung Quốc. Hệ thống năng lượng hydro cũng đang tiến bộ nhanh hơn so với công nghệ đốt trong, mở ra cơ hội thay thế thực tế hơn khi được đầu tư liên tục.
Sự quan tâm của quân đội tập trung vào tính linh hoạt. Chương trình Hydrogen at the Tactical Edge of Contested Logistics (HyTECH) của DIU cho phép lực lượng tiền phương tự tạo ra điện mà không phụ thuộc vào các đoàn xe tiếp nhiên liệu – lợi thế quan trọng trong kịch bản chiến tranh phân tán ở Thái Bình Dương.
Công nghệ của Pratt Miller tận dụng nhiều cải tiến an toàn qua nhiều thập kỷ, như bình chứa đặc biệt và ống dẫn đường kính nhỏ. Pin nhiên liệu hydro còn tạo ít nhiệt và tiếng ồn hơn động cơ diesel, với ít bộ phận chuyển động hơn.
“Chúng tôi đã thử nghiệm nhiều biến thể pin nhiên liệu, so sánh song song và đo kiểm âm - nhiệt,” Archambo cho biết. “Tại một buổi trình diễn gần đây của quân đội Mỹ, kết quả cho thấy tín hiệu nhiệt và âm thanh giảm đáng kể so với máy phát điện diesel.”
Dự án cũng thúc đẩy nghiên cứu lưu trữ hydro thể rắn, sử dụng vật liệu nano để giữ phân tử hydro, cải thiện an toàn vận chuyển – một ưu tiên lớn của Hải quân. Mặc dù phương pháp này tăng trọng lượng và giảm dung tích lưu trữ, các cải tiến mới đang khắc phục hạn chế này. Pratt Miller dự kiến bắt đầu thử nghiệm lưu trữ hydro thể rắn trên phương tiện quân sự vào cuối năm nay.
