Hydro là nhiên liệu thay thế ngày càng trở nên hấp dẫn đối với các loại xe hạng nặng. Các loại xe chạy bằng hydro chỉ thải ra hơi nước dưới dạng khí thải và nếu hydro được sản xuất bằng năng lượng tái tạo thì hoàn toàn không thải ra khí carbon dioxide.
Tín dụng: ACS Catalysis (2024). DOI: 10.1021/acscatal.4c00417
Không giống như xe điện chạy bằng pin, xe chạy bằng hydro không gây quá tải cho lưới điện vì hydro có thể được sản xuất và lưu trữ khi điện còn rẻ.
Đối với một số xe chạy bằng hydro, lực đẩy đến từ cái gọi là pin nhiên liệu. Tuy nhiên, xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro bị hạn chế bởi tuổi thọ tương đối ngắn, vì các thành phần của pin nhiên liệu, chẳng hạn như điện cực và màng, bị suy giảm theo thời gian. Đây chính là vấn đề mà một nghiên cứu gần đây giải quyết.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers đã phát triển một phương pháp mới để nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lão hóa của pin nhiên liệu bằng cách theo dõi một hạt cụ thể trong pin nhiên liệu trong quá trình sử dụng.
Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu toàn bộ một pin nhiên liệu bằng cách tháo rời nó theo các khoảng thời gian đều đặn. Sử dụng kính hiển vi điện tử tiên tiến, sau đó họ theo dõi cách điện cực catốt bị phân hủy ở các khu vực cụ thể trong các chu kỳ sử dụng. Những phát hiện gần đây nhất được công bố trên tạp chí ACS Catalysis.
Các nghiên cứu trước đây đã được thực hiện trên cái gọi là nửa pin, tương tự (nhưng không giống hệt) một nửa pin nhiên liệu và được thực hiện trong điều kiện khác biệt đáng kể so với pin nhiên liệu thực tế.
Hiểu rõ hơn với phương pháp thử nghiệm mới
"Trước đây người ta cho rằng hiệu suất sẽ bị ảnh hưởng bởi việc tháo rời và nghiên cứu pin nhiên liệu theo cách chúng tôi đã làm, nhưng hóa ra giả định này không đúng, điều này thật đáng ngạc nhiên", trưởng nhóm nghiên cứu Björn Wickman, Phó Giáo sư tại Khoa Vật lý tại Chalmers cho biết.
Các nhà nghiên cứu tại Chalmers đã có thể khám phá cách vật liệu trong pin nhiên liệu bị phân hủy ở cả cấp độ nano và micro, và xác định chính xác thời điểm và vị trí xảy ra sự phân hủy. Điều này cung cấp thông tin có giá trị cho việc phát triển pin nhiên liệu mới và cải tiến với tuổi thọ dài hơn.
"Trước đây chỉ xem xét cách pin nhiên liệu lão hóa sau khi sử dụng, giờ đây chúng tôi có thể xem xét giai đoạn giữa", nghiên cứu sinh tiến sĩ Linnéa Strandberg tại Chalmers cho biết. "Có thể theo dõi một hạt duy nhất được chọn trong một khu vực cụ thể giúp hiểu rõ hơn nhiều về các quá trình phân hủy. Hiểu biết sâu hơn về những quá trình này là một bước quan trọng trên con đường thiết kế vật liệu mới cho pin nhiên liệu hoặc điều chỉnh khả năng kiểm soát pin nhiên liệu".
Phương pháp mới mở đường cho pin nhiên liệu bền hơn
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã chỉ ra rằng việc cải thiện tuổi thọ của pin nhiên liệu là một trong những mục tiêu quan trọng nhất cần đạt được trước khi xe chạy bằng hydro chạy bằng pin nhiên liệu có thể thành công về mặt thương mại. Theo ngành công nghiệp, một chiếc xe tải cần có khả năng chịu được 20.000–30.000 giờ lái xe trong suốt thời gian sử dụng, điều mà một chiếc xe tải chạy bằng hydro chạy bằng pin nhiên liệu hiện nay không thể đạt được.
"Chúng tôi hiện đã đặt nền tảng để xây dựng cho sự phát triển của pin nhiên liệu tốt hơn. Bây giờ chúng tôi biết nhiều hơn về các quá trình diễn ra trong pin nhiên liệu và thời điểm diễn ra trong suốt vòng đời của pin nhiên liệu. Trong tương lai, phương pháp này sẽ được sử dụng để phát triển và nghiên cứu các vật liệu mới có thể kéo dài tuổi thọ của pin nhiên liệu", Björn Wickman cho biết.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
