H2UpClose #10: Coventry University và Sứ Mệnh Hiện Thực Hóa Thử Nghiệm Ảo Cho Hệ Thống Pin Nhiên Liệu Công Suất Cao
Annie Nguyễn
*03/08/2026*
Trong số báo thứ 10 của chuyên mục H2UpClose, Đại học Coventry (Vương quốc Anh) đã chia sẻ tầm nhìn và những nỗ lực của mình trong dự án H2UpScale, nhằm giải quyết một thách thức then chốt: làm cho các mô hình thử nghiệm pin nhiên liệu ảo (virtual stack) hoạt động giống như pin nhiên liệu thực tế hơn. Điều này đặc biệt quan trọng khi thử nghiệm các thành phần phụ trợ (Balance-of-Plant - BoP) công suất lớn trên nền tảng Hardware-in-the-Loop (HiL), vì nếu mô hình không chính xác sẽ dẫn đến đánh giá sai hiệu suất và độ bền.
Vấn đề cốt lõi: Từ lý tưởng hóa đến hiện thực hóa từng tế bào pin
Hiện tại, các mô hình ảo thường mô phỏng một stack pin nhiên liệu một cách lý tưởng hóa, giả định tất cả các tế bào (cell) hoạt động giống hệt nhau. Tuy nhiên, trong thực tế, các tế bào có sự khác biệt và chính tế bào yếu nhất (weakest cell) mới là yếu tố giới hạn hiệu suất và độ an toàn của toàn bộ hệ thống. Nếu thử nghiệm dựa trên mô hình trung bình, các kỹ sư có thể đưa ra các giới hạn vận hành quá lạc quan.
Nghiên cứu của Coventry University tập trung vào việc phát triển một mô hình ảo có khả năng mô phỏng sự phân bố điện áp giữa các tế bào trong stack, thay vì chỉ sử dụng một giá trị trung bình. Điều này cho phép thử nghiệm HiL phát hiện khi nào tế bào yếu nhất tiến đến vùng nguy hiểm, thường là khi điện áp giảm xuống khoảng 0,50-0,45 V, giúp các nhà phát triển đưa ra các biện pháp giảm tải (de-rating) kịp thời.
Tầm quan trọng và đổi mới trong bối cảnh công suất tăng cao
Vấn đề này trở nên cấp bách vì các ứng dụng cao cấp như vận tải hạng nặng, hàng hải và hàng không đang vượt qua các hệ thống 100-200 kW hiện tại, hướng tới các kiến trúc ≥250 kW và multi-MW. Các thành phần BoP như máy nén khí, bộ tạo ẩm và hệ thống tuần hoàn hydro cần được kiểm soát chính xác ở quy mô này. Nếu không giải quyết, việc xác nhận các thành phần này dựa trên mô hình stack có độ chính xác thấp có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng như khô màng, ngập nước, thiếu phản ứng hoặc thoái hóa màng điện cực (MEA) nhanh chóng.
Điểm đổi mới của nhóm nghiên cứu không chỉ là mở rộng mô hình lên công suất cao hơn mà còn là tính toán sự phân tán trong hành vi của từng tế bào. Bước tiếp theo là tích hợp thêm các biến số vận hành như tỷ lệ không khí (air stoichiometry), áp suất cathode và độ ẩm để phản ánh chính xác hơn các tác động thực tế.
Lộ trình phát triển và tác động dự kiến
Mốc phát triển tiếp theo của Coventry University là mở rộng mô hình ảo, sau đó tích hợp nó với khuôn khổ HiL và các quy trình thử nghiệm BoP. Cách tiếp cận này giúp giảm rủi ro trong chu kỳ phát triển bằng cách cho phép thử nghiệm các thành phần vật lý trên một mô hình ảo phản ánh các giới hạn thực tế, từ đó rút ngắn vòng lặp phát triển và nâng cao độ tin cậy trước khi chế tạo các hệ thống thử nghiệm hoàn chỉnh. Thành công của dự án sẽ giúp các kỹ sư hệ thống có công cụ để đánh giá tác động của từng thành phần BoP lên toàn bộ stack một cách an toàn và hiệu quả hơn. Để theo dõi tiến độ, bạn có thể truy cập website www.h2upscale.eu hoặc kết nối với dự án trên LinkedIn.
