Lịch sử phát triển pin nhiên liệu hydro: Từ phát minh năm 1839 đến thương mại hóa toàn cầu năm 2026

Lịch sử phát triển pin nhiên liệu hydro: Từ phát minh năm 1839 đến thương mại hóa toàn cầu năm 2026

Ngày 26 tháng 7 năm 2026

Annie Nguyễn

I. Giai đoạn khởi đầu (1839-1932): Từ khám phá khoa học đến nguyên mẫu phòng thí nghiệm

Nguyên lý của pin nhiên liệu hydro được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1838 bởi nhà hóa học người Thụy Sĩ Christian Friedrich Schönbein. Một năm sau, vào năm 1839, nhà khoa học kiêm luật sư người xứ Wales Sir William Robert Grove đã chế tạo thành công pin nhiên liệu đầu tiên, mà ông gọi là "pin khí" (gas battery). Thiết bị của Grove đã tạo ra điện bằng cách kết hợp hydro và oxy, và ông được công nhận là "cha đẻ của pin nhiên liệu".

Năm 1842, Grove tiếp tục cải tiến thiết kế để tạo ra thiết bị được công nhận là pin nhiên liệu thực sự đầu tiên. Năm 1889, các nhà hóa học Ludwig Mond và Charles Langer đã phát triển pin nhiên liệu với tuổi thọ lâu hơn và lần đầu tiên đặt tên cho nó là "pin nhiên liệu" (fuel cell).

Francis Thomas Bacon là người đã phát triển pin nhiên liệu hydro thực tế đầu tiên

II. Pin Bacon và ứng dụng trong không gian (1932-1960s)

Năm 1932, kỹ sư người Anh Francis Thomas Bacon đã phát triển pin nhiên liệu hydro-oxy thực tế đầu tiên, sử dụng chất điện phân kiềm và điện cực niken. Ông đã phát minh ra điện cực khuếch tán khí, cho phép nhiên liệu khí tiếp xúc hiệu quả với chất điện phân. Tuy nhiên, phải đến năm 1959, Bacon và các đồng nghiệp mới trình diễn thành công thiết bị 5 kW thực tế.

Bước ngoặt thực sự đến từ cuộc đua không gian. Trong những năm 1950 và 1960, nhu cầu về nguồn điện hiệu quả và ổn định cho tàu vũ trụ đã tạo ra cơ hội mới cho pin nhiên liệu. NASA đã sử dụng pin nhiên liệu làm nguồn điện chính trong các sứ mệnh Gemini và Apollo, thúc đẩy đáng kể sự trưởng thành của công nghệ. Năm 1966, General Motors ra mắt chiếc xe pin nhiên liệu đầu tiên trên thế giới, Electrovan, đánh dấu lần đầu tiên pin nhiên liệu bước vào lĩnh vực ô tô.

III. Thương mại hóa thăm dò (1990s-2014)

Từ những năm 1990 đến đầu những năm 2000, công nghệ pin nhiên liệu dần chuyển từ ứng dụng không gian sang dân dụng. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã thúc đẩy nghiên cứu và phát triển hydro thông qua các đạo luật như Đạo luật Năng lượng và Đạo luật Tương lai Hydro. Các nhà sản xuất ô tô như Ford và Daimler đã chuyển sang hợp tác với Ballard Power Systems của Canada.

Năm 2008, Honda ra mắt FCX Clarity tại Nhật Bản và California. Năm 2014, Toyota ra mắt Mirai, chiếc xe pin nhiên liệu sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới. Tuy nhiên, chi phí cao và thiếu cơ sở hạ tầng vẫn là rào cản cho thương mại hóa.

IV. 2025-2026: Bước ngoặt toàn cầu

Tăng trưởng thị trường mạnh mẽ

Năm 2025, nhu cầu hydro toàn cầu tăng gần 3%, vượt 100 triệu tấn. Trong đó, nhu cầu hydro phát thải thấp tăng 20%, đạt gần 1 triệu tấn. Số lượng xe pin nhiên liệu trên toàn thế giới tăng 20%, đạt gần 130.000 xe. Tính đến cuối năm 2025, tổng số xe pin nhiên liệu đăng ký trên toàn cầu đạt 116.385 xe. Doanh số năm 2025 đạt 16.011 xe, tăng 24,4% so với năm trước.

Dự báo thị trường cho thấy: thị trường pin nhiên liệu hydro năm 2026 sẽ tăng từ 16 tỷ USD lên 22,03 tỷ USD, tốc độ tăng trưởng 37,7%; thị trường xe pin nhiên liệu tăng từ 11,48 tỷ USD lên 13,75 tỷ USD.

Phân bố khu vực: Trung Quốc và Hàn Quốc dẫn đầu

Thị trường xe pin nhiên liệu toàn cầu đang tập trung cao độ, với Trung Quốc và Hàn Quốc chiếm hơn 90% doanh số toàn cầu.

• Trung Quốc: Doanh số năm 2025 đạt 7.797 xe, hơn 90% là xe thương mại. Thông qua các thành phố trình diễn như Thượng Hải, Bắc Kinh và Quảng Đông, Trung Quốc đang thúc đẩy phổ biến xe tải logistics và xe buýt hydro. Tháng 7 năm 2026, Trung Quốc đã hạ thủy tàu hàng nội địa chạy hydro 2.000 tấn đầu tiên "Vân Đào số 1" tại Triệu Khánh, Quảng Đông, trang bị ba tổ máy phát điện pin nhiên liệu hydro 260 kW, tầm hoạt động 760 km.

• Hàn Quốc: Doanh số năm 2025 đạt 6.802 xe, tăng trưởng 84% so với năm trước. Hyundai đang củng cố thị trường xe du lịch NEXO và chiến lược đưa xe tải hạng nặng XCIENT ra thị trường quốc tế.

Sự chuyển dịch từ xe du lịch sang xe thương mại

Năm 2025 là năm chuyển biến cấu trúc của ngành công nghiệp xe pin nhiên liệu – tỷ trọng xe thương mại lần đầu tiên vượt 50%, đạt 52%, trong khi xe du lịch giảm xuống 48%. Điều này đánh dấu ngành giao thông hydro toàn cầu đã chuyển từ "trình diễn xe du lịch" sang "ứng dụng thương mại thực tế". Trước năm 2025, tỷ trọng xe du lịch từng chiếm hơn 90%.

Điều chỉnh chiến lược của các nhà sản xuất ô tô lớn

• Toyota: Đầu năm 2025, công bố hệ thống pin nhiên liệu thế hệ thứ ba với độ bền tăng gấp đôi, phạm vi hoạt động tăng 20% và chi phí sản xuất giảm. Tháng 11 năm 2025, ra mắt xe bán tải Tacoma H2-Overlander concept tại triển lãm SEMA. Năm 2026, Toyota ra mắt xe tải hạng trung pin nhiên liệu hydro. Tháng 5 năm 2026, Toyota và Isuzu công bố hợp tác phát triển xe buýt pin nhiên liệu hydro.

• Hyundai: Năm 2026, ra mắt NEXO thế hệ thứ hai với phạm vi hoạt động 450 dặm, có thể tiếp nhiên liệu trong 5 phút và lần đầu tiên cung cấp khả năng kéo tại thị trường châu Âu.

• Honda và General Motors: Hai công ty sẽ chấm dứt liên doanh sản xuất hệ thống pin nhiên liệu vào cuối năm 2026. Honda sẽ chuyển sang hệ thống pin nhiên liệu thế hệ tiếp theo tự phát triển, dự kiến sản xuất hàng loạt vào năm 2027.

• Các hãng khác: Stellantis tuyên bố chấm dứt phát triển xe pin nhiên liệu vào năm 2025; BMW tiếp tục hợp tác sâu rộng với Toyota.

V. Đột phá trong hàng không và hàng hải

Tháng 9 năm 2020, Airbus công bố khái niệm máy bay hydro ZEROe. Tháng 3 năm 2025, lựa chọn pin nhiên liệu hydro làm giải pháp động lực. Năm 2025, Airbus thông báo thành lập liên doanh với MTU Aero Engines, dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2027.

Trong lĩnh vực hàng hải, Bramble Energy của Anh đã ra mắt tàu điện-hydro đầu tiên trên thế giới được dẫn động bởi công nghệ pin nhiên liệu bảng mạch in.

VI. Công nghệ tiên phong

• Tập đoàn EBARA của Nhật Bản đã đạt được chứng nhận kiểu loại đầu tiên trên thế giới cho bơm hàng hóa hydro lỏng vào tháng 7 năm 2026.

• Đại học Quốc gia Sun Yat-sen (Đài Loan) phát triển màng trao đổi proton mới có thể thu hồi hydro còn sót lại từ khí thải.

• CSIRO của Úc phát triển thiết kế pin nhiên liệu mới.

• Công nghệ điện phân nhiệt độ cao của Fraunhofer đã nhận được Giải thưởng Joseph von Fraunhofer năm 2026.

VII. Kết luận

Từ thiết bị phòng thí nghiệm của Grove năm 1839 đến hơn 116.000 xe pin nhiên liệu trên toàn cầu vào năm 2026, pin nhiên liệu hydro đã trải qua hành trình gần hai thế kỷ. Năm 2026, công nghệ này đang ở thời điểm chuyển đổi từ "trình diễn xe du lịch" sang "ứng dụng thương mại thực tế", thể hiện giá trị độc đáo trong các lĩnh vực khó điện khí hóa như xe tải hạng nặng, logistics, tàu thủy và hàng không.

Tuy nhiên, thách thức vẫn còn đó: cơ sở hạ tầng không đủ (toàn Canada chỉ có 6-7 trạm tiếp nhiên liệu công cộng), chi phí cao và việc một số nhà sản xuất ô tô thu hẹp chiến lược. Tương lai của pin nhiên liệu hydro không phải là thay thế xe điện thuần túy, mà là bổ sung cho chúng – trong các lĩnh vực mà xe điện thuần túy khó đáp ứng như tải trọng nặng, đường dài và tần suất cao. Sự đồng thuận hiện nay của thị trường là: những chương thú vị nhất của hydro đang được viết.