Intelligent Energy hướng tới những TẦM CAO mới với hệ thống pin nhiên liệu mới nhất
14 tháng 1 năm 2026
Intelligent Energy dự định sẽ hoàn thiện thiết kế cho một hệ thống pin nhiên liệu hydro nhẹ hơn, có lực cản thấp hơn, đang được phát triển theo một sáng kiến do Anh tài trợ vào cuối năm nay.
Được xây dựng dựa trên công nghệ làm mát thay đổi pha lâu đời của công ty, việc phát triển hệ thống 300kW được hỗ trợ bởi Viện Công nghệ Hàng không Vũ trụ Anh (ATI), theo một dự án có tên HEIGHTS.
Nguồn: Intelligent Energy
Hệ thống 300kW sẽ phù hợp cho máy bay cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện (eVTOL) hoặc các ứng dụng máy bay hạng nhẹ khác.
Khởi động vào tháng 5 năm ngoái, nỗ lực trị giá 17 triệu bảng Anh (22,8 triệu đô la Mỹ) hiện đang hướng tới cột mốc hoàn thiện thiết kế, theo Jonathan Douglas-Smith, người đứng đầu bộ phận phát triển kinh doanh của IE Flight, đơn vị hàng không của công ty. Ông cho biết thêm, điều này sẽ đạt được vào quý 3 năm 2026.
“Hệ thống này đã được thiết kế ý tưởng trong một thời gian và hiện chúng tôi đang tiến hành đánh giá lại hiệu suất của hệ thống tích hợp so với yêu cầu của thị trường và khách hàng.
“Các thông số về khối lượng, hiệu suất và lực cản đã được người dùng tiềm năng hiểu rõ và sẽ được tích hợp vào thiết kế.”
Intelligent Energy hiện đang phát triển các cụm pin nhiên liệu hiệu suất cao đạt tiêu chuẩn hàng không vũ trụ như một phần của dự án H2GEAR do GKN Aerospace dẫn đầu, cũng được ATI hỗ trợ.
Các cụm pin này sẽ được tinh chỉnh để đạt hiệu suất tối đa thông qua dự án H2GEAR – dự kiến hoàn thành vào năm 2026 – “điều này rất phù hợp với dự án HEIGHTS”.
Và, theo Douglas-Smith, việc tham gia vào H2GEAR chính là động lực thúc đẩy Intelligent Energy phát triển hệ thống pin nhiên liệu riêng của mình, sẵn sàng để tích hợp vào hệ thống truyền động.
“Chúng tôi nhanh chóng nhận ra từ thị trường rằng nhiều khách hàng muốn một hệ thống pin nhiên liệu hoàn chỉnh – đầu vào là hydro và đầu ra là điện – vì việc xây dựng phần còn lại của hệ thống xung quanh một cụm pin có thể là một thách thức đáng kể.
“Việc chế tạo hệ thống pin nhiên liệu trọng lượng nhẹ đòi hỏi nhiều tiềm năng kỹ thuật và đó là điều mà dự án HEIGHTS hướng đến giải quyết.”
Douglas-Smith cho biết hệ thống làm mát bằng phương pháp thay đổi pha bay hơi với kiến trúc nhiệt độ cao “sẽ giúp máy bay chạy bằng pin nhiên liệu, xét từ góc độ động cơ đẩy, trở nên khả thi hơn trong tương lai”.
Pin nhiên liệu hoạt động hiệu quả hơn và có tuổi thọ cao hơn khi ở nhiệt độ thấp hơn, nhưng việc sử dụng hệ thống nhiệt độ cao giúp dễ dàng tản nhiệt hơn, cho phép hệ thống làm mát nhỏ hơn, nhẹ hơn và có lực cản thấp hơn.
Giải pháp của Intelligent Energy là tách biệt nhiệt độ hoạt động của các cụm pin khỏi nhiệt độ của hệ thống làm mát, về cơ bản là “tận dụng những ưu điểm của cả hai”, theo Douglas-Smith.
Mặc dù dựa trên màng trao đổi proton nhiệt độ thấp (LT-PEM), hoạt động ở khoảng 80°C (176°F), nhiệt độ của dòng khí thải có thể lên tới 130-140°C.
Giải pháp của Intelligent Energy sử dụng bộ ngưng tụ làm mát bằng không khí, có diện tích mặt trước nhỏ hơn so với các pin nhiên liệu làm mát bằng chất lỏng thông thường, tuần hoàn hỗn hợp nước/glycol để làm mát pin nhiên liệu.
Nguồn: Intelligent Energy
Intelligent Energy tuyên bố hệ thống của họ sẽ nhẹ hơn và có lực cản ít hơn so với các thiết kế cạnh tranh.
Sau đó, hệ thống bơm nước trực tiếp vào cụm pin nhiên liệu, nước này sẽ bay hơi khi hấp thụ nhiệt lượng sinh ra.
Nhiệt lượng từ phản ứng được chứa trong chất lỏng thải ra từ cực âm, bão hòa hơi nước. Nước lỏng để tái bơm được thu hồi bằng cách làm mát dòng chất lỏng này trong bộ ngưng tụ.
Để đạt được nhiệt độ thải nhiệt cao hơn, chất lỏng thải ra từ cực âm này được nén bởi một máy nén giai đoạn hai – nằm giữa pin nhiên liệu và bộ ngưng tụ – làm tăng áp suất và nâng cao nhiệt độ hoạt động của bộ ngưng tụ.
Khí thải phía nóng từ bộ ngưng tụ giảm áp suất khi đi qua tuabin, thu hồi năng lượng đầu vào cho máy nén giai đoạn hai, trước khi khí thải được thải ra khí quyển.
Với sự chênh lệch nhiệt độ lớn hơn giữa nhiệt độ khí thải của bộ ngưng tụ và khí quyển, kích thước của bộ ngưng tụ sẽ giảm.
Ví dụ, với nhiệt độ môi trường 30°C, bộ trao đổi nhiệt có thể nhỏ hơn 40% so với các giải pháp làm mát bằng chất lỏng cạnh tranh trên thị trường.
Mặc dù đang trong giai đoạn đầu, Douglas-Smith tự tin rằng dự án đang “đi đúng hướng” để chuyển sang thử nghiệm ở cấp độ sẵn sàng công nghệ (TRL) 5 vào cuối năm 2027. Điều đó sẽ cho phép toàn bộ hệ thống hoạt động ở độ cao mô phỏng trong buồng khí áp.
Intelligent Energy đặt tên cho hệ thống là IE-Flight 300, và họ đã có sẵn khách hàng. Ông cho biết, các đợt giao hàng đầu tiên sẽ bắt đầu vào khoảng năm 2028, dẫn đến các chuyến bay thử nghiệm của máy bay sử dụng hệ thống pin nhiên liệu vào cuối thập kỷ này.
Thiết kế có khả năng mở rộng
Ở phiên bản 300kW, hệ thống này được thiết kế cho máy bay cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện (eVTOL) hoặc các loại máy bay chở khách nhỏ hơn theo tiêu chuẩn Part 23 với 6 đến 12 chỗ ngồi, sau đó sẽ mở rộng lên 19 chỗ ngồi và các ứng dụng bộ nguồn phụ trợ.
Tuy nhiên, nhờ thiết kế dạng mô-đun, nó có thể được mở rộng quy mô sau này để cung cấp năng lượng cho các máy bay Part 25 lớn hơn.
“Đó là ý định của chúng tôi vì chúng tôi đã nhận được một lượng lớn phản hồi tích cực.”
Ông Douglas-Smith cho biết thêm: “Chúng tôi nhận được sự quan tâm đáng kể từ các nhà sản xuất theo tiêu chuẩn Part 25 và các nhà cung cấp cấp một, những người quan tâm đến các máy bay chở khách lớn hơn nhiều, và chúng tôi đã ký kết thỏa thuận với các đối tác này.”
Một máy bay phản lực cánh quạt khu vực cỡ ATR cần khoảng 8MW điện năng, và nếu được vận hành bằng hệ thống pin nhiên liệu, cũng cần phải tản nhiệt 8MW.
Ông Douglas-Smith lưu ý rằng những thông số vận hành đầy thách thức đó đang thúc đẩy ngành công nghiệp hướng tới các giải pháp nhiệt độ cao cho các ứng dụng lớn hơn, và ông coi dự án HEIGHTS là giải pháp đáp ứng nhu cầu đó.
Các đối tác tham gia vào dự án HEIGHTS bao gồm Trung tâm Nghiên cứu Sản xuất Tiên tiến của Đại học Sheffield, Trung tâm Công nghệ Sản xuất và Đại học Coventry.
