Những thay đổi về cấu trúc vi mô giúp loại bỏ các trở ngại cản trở hoạt động của pin nhiên liệu hydro.
Annie Nguyễn – Ngày 2 tháng 6 năm 2026
Pin nhiên liệu hydro, sử dụng hydro và oxy để tạo ra điện sạch và nước tinh khiết, từ lâu đã được coi là nguồn năng lượng sạch đầy hứa hẹn. Tuy nhiên, sự tích tụ nước lỏng bên trong pin là một trở ngại lớn cho hoạt động hiệu quả, vì nó chặn đường vận chuyển oxy và làm giảm đáng kể hiệu suất.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học New South Wales (UNSW) ở Sydney, Australia, hiện đã chứng minh một cấu trúc vi mô pin nhiên liệu mới vượt qua thách thức này. Nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Quentin Meyer và Giáo sư Chuan Zhao từ Khoa Hóa học dẫn đầu đã nhúng các kênh vi mô gọi là đường vòng bên (lateral bypasses) — rộng khoảng 100 μm — trực tiếp vào các gân tấm dẫn dòng của pin.
Trong thiết kế thông thường, nước sinh ra trong quá trình hoạt động tích tụ bên trong các lớp xốp dưới các gân và chặn vận chuyển oxy. Thiết kế mới cho phép nước dư thừa thoát ra tự nhiên trước khi nó tích tụ, mà không phụ thuộc vào các hệ thống quản lý nước bên ngoài phức tạp.
Kết quả là, pin nhiên liệu được thiết kế lại đạt công suất đầu ra cao hơn khoảng 75% so với thiết kế thông thường, theo Tiến sĩ Meyer, Nghiên cứu viên Cao cấp tại Khoa Hóa học của UNSW và là nhà nghiên cứu chính của nghiên cứu.
Bằng cách tăng cường vận chuyển oxy, pin nhiên liệu có thể tận dụng chất xúc tác tốt hơn, qua đó có thể tăng đáng kể hiệu suất và giảm chi phí. Trong pin nhiên liệu truyền thống, bạch kim được sử dụng làm chất xúc tác, nhưng hiệu quả của nó bị giảm khi nước chặn đường đến các vị trí hoạt động. Bởi vì thiết kế mới cải thiện khả năng loại bỏ nước, các vị trí xúc tác đó vẫn có thể tiếp cận hoàn toàn. Điều này có nghĩa là các nhà sản xuất có thể giảm lượng bạch kim cần thiết hoặc đạt được hiệu suất cao hơn từ cùng một lượng.
Nhóm nghiên cứu cũng đã chứng minh công nghệ đường vòng bên bằng cách sử dụng chất xúc tác không chứa bạch kim, cho thấy sự cải thiện đầy hứa hẹn đối với năng suất pin nhiên liệu.
UNSW đã được cấp bằng sáng chế cho khái niệm đường vòng bên và các nhà nghiên cứu hiện đang tích cực mở rộng quy mô từ vận hành trong phòng thí nghiệm. Công nghệ này không yêu cầu bất kỳ vật liệu đặc biệt nào và dựa trên các kỹ thuật chế tạo hiện có để vi cơ chính xác các đường vòng bên, khiến việc mở rộng quy mô trở nên rất khả quan.
"Chúng tôi không thay đổi cơ bản vật liệu; các thành phần như cụm màng điện cực và lớp khuếch tán khí vẫn giữ nguyên. Bởi vì đây là sửa đổi thiết kế, thay vì một thiết kế hoàn toàn mới, việc chuyển đổi từ thiết kế thông thường sang thiết kế của chúng tôi sẽ tương đối đơn giản từ góc độ sản xuất", Tiến sĩ Meyer kết luận.
Các phát hiện được công bố trên tạp chí Applied Catalysis B: Environment and Energy.
