Nhóm Xe điện MIT chế tạo một chiếc xe máy điện chạy bằng pin nhiên liệu hydro độc đáo.
Đội Xe Điện của MIT, đội có thành tích lâu năm trong việc chế tạo và đua các loại xe điện cải tiến, bao gồm cả ô tô và xe máy, trong các cuộc thi cấp chuyên nghiệp quốc tế, đang thử một điều gì đó rất khác biệt trong năm nay: Nhóm đang chế tạo một chiếc xe máy điện chạy bằng hydro, sử dụng một hệ thống pin nhiên liệu, làm nền tảng thử nghiệm cho phương tiện vận chuyển mới dựa trên hydro.
Chiếc xe máy này đã trải qua thành công cuộc trình diễn đường thử đầy đủ đầu tiên vào tháng 10. Nó được thiết kế như một nền tảng nguồn mở cho phép trao đổi và thử nghiệm nhiều thành phần khác nhau và để những người khác dùng thử phiên bản của riêng họ dựa trên các kế hoạch mà nhóm đang cung cấp miễn phí trực tuyến.
Aditya Mehrotra, người dẫn đầu dự án, là một nghiên cứu sinh đang làm việc với giáo sư kỹ thuật cơ khí Alex Slocum, Chủ tịch Walter M. May và A. Hazel May trong lĩnh vực Công nghệ mới nổi. Mehrotra đang nghiên cứu hệ thống năng lượng và tình cờ cũng thực sự thích xe máy, anh nói, “vì vậy chúng tôi nảy ra ý tưởng về một chiếc xe đạp chạy bằng hydro. Chúng tôi đã thực hiện một nghiên cứu đánh giá và nghĩ rằng điều này thực sự có thể hiệu quả. Chúng tôi [quyết định] cố gắng xây dựng nó.”
Các thành viên trong nhóm cho biết mặc dù ô tô chạy bằng pin mang lại lợi ích cho môi trường nhưng chúng vẫn phải đối mặt với những hạn chế về phạm vi hoạt động và các vấn đề liên quan đến việc khai thác lithium và phát thải. Vì vậy, nhóm nghiên cứu quan tâm đến việc khám phá các phương tiện chạy bằng hydro như một giải pháp thay thế sạch, cho phép các phương tiện có thể được nạp nhiên liệu nhanh chóng giống như phương tiện chạy bằng xăng.
Không giống như các dự án trước đây của nhóm, vốn là một phần của MIT từ năm 2005, phương tiện này sẽ không tham gia các cuộc đua hay cuộc thi mà sẽ được trình bày tại nhiều hội nghị khác nhau. Nhóm, bao gồm khoảng chục sinh viên, đã nghiên cứu chế tạo nguyên mẫu từ tháng 1 năm 2023. Vào tháng 10, họ đã giới thiệu chiếc xe đạp này tại Hội nghị thượng đỉnh Hydrogen Châu Mỹ và vào tháng 5, họ sẽ tới Hà Lan để trình bày nó tại Hội nghị Thượng đỉnh Hydrogen Thế giới . Ngoài hai hội nghị thượng đỉnh về hydro, nhóm còn có kế hoạch trưng bày chiếc xe đạp của mình tại Triển lãm Điện tử Tiêu dùng ở Las Vegas trong tháng này.
Mehrotra nói: “Chúng tôi hy vọng sử dụng dự án này như một cơ hội để bắt đầu các cuộc trò chuyện xung quanh các hệ thống 'hydro nhỏ' có thể làm tăng nhu cầu, từ đó có thể dẫn đến việc phát triển thêm cơ sở hạ tầng". những ứng dụng sáng tạo dành cho hydro.” Ông cho biết thêm, ngoài những cuộc trình diễn này và thông tin trực tuyến mà nhóm sẽ cung cấp, họ cũng đang nỗ lực xuất bản các bài báo trên các tạp chí học thuật mô tả dự án của họ và những bài học rút ra từ nó, với hy vọng tạo ra “tác động đến ngành năng lượng”.
Vì tình yêu tốc độ: Chế tạo xe máy chạy bằng hydro
Chiếc xe máy đã thành hình trong suốt năm qua từng mảnh một. Ông nói: “Chúng tôi đã nhờ một số nhà tài trợ trong ngành tài trợ các bộ phận như pin nhiên liệu và rất nhiều bộ phận chính của hệ thống. Họ cũng nhận được hỗ trợ từ Sáng kiến Năng lượng MIT, các khoa Cơ khí, Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính và Trung tâm Edgerton của MIT.
Các cuộc thử nghiệm ban đầu được tiến hành trên một lực kế, một loại máy chạy bộ có thiết bị đo mà Mehrotra mô tả “về cơ bản là một con đường mô phỏng”. Chiếc xe này đã sử dụng năng lượng pin trong quá trình phát triển cho đến khi pin nhiên liệu do công ty Doosan của Hàn Quốc cung cấp có thể được giao và lắp đặt. Không gian mà nhóm đã sử dụng để thiết kế và chế tạo nguyên mẫu, ngôi nhà của Nhóm Xe điện, nằm trong Tòa nhà N51 của MIT và được thiết lập tốt để thực hiện thử nghiệm chi tiết từng bộ phận của xe đạp khi nó được phát triển và tích hợp.
Elizabeth Brennan, sinh viên năm cuối ngành kỹ thuật cơ khí, cho biết cô gia nhập nhóm vào tháng 1 năm 2023 vì muốn có thêm kinh nghiệm về kỹ thuật điện, “và tôi thực sự yêu thích nó”. Cô ấy nói rằng các thành viên trong nhóm “thực sự quan tâm và rất vui mừng được có mặt ở đây và làm việc trên chiếc xe đạp này cũng như tin tưởng vào dự án”.
Brennan, người đứng đầu an toàn của nhóm, đã tìm hiểu về các phương pháp xử lý an toàn cần thiết đối với nhiên liệu hydro của xe đạp, bao gồm các bình chứa và đầu nối đặc biệt cần thiết. Cô cho biết, ban đầu nhóm sử dụng một động cơ điện có bán trên thị trường cho nguyên mẫu nhưng hiện đang nghiên cứu một phiên bản cải tiến, được thiết kế từ đầu, “điều này giúp chúng tôi linh hoạt hơn rất nhiều”.
Là một phần của dự án, các thành viên trong nhóm đang phát triển một loại sách giáo khoa mô tả những gì họ đã làm và cách họ thực hiện từng bước trong quá trình thiết kế và chế tạo chiếc xe đạp pin nhiên liệu điện hydro này. Chưa có chiếc xe máy nào như vậy tồn tại như một sản phẩm thương mại, mặc dù một số nguyên mẫu đã được chế tạo.
Loại sách hướng dẫn quy trình đó “không tồn tại,” Brennan nói. Cô nói thêm rằng “rất nhiều sự phát triển công nghệ cho hydro được thực hiện trong mô phỏng hoặc vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu, bởi vì việc phát triển nó rất tốn kém và rất khó để thử nghiệm các loại hệ thống này”. Một trong những mục tiêu của nhóm đối với dự án là cung cấp mọi thứ dưới dạng thiết kế nguồn mở và “chúng tôi muốn cung cấp chiếc xe đạp này làm nền tảng cho các nhà nghiên cứu và giáo dục, nơi các nhà nghiên cứu có thể thử nghiệm các ý tưởng trong cả không gian và kinh phí hạn chế. môi trường.”
Mehrotra cho biết, không giống như một thiết kế được xây dựng như một sản phẩm thương mại, “phương tiện của chúng tôi được thiết kế hoàn toàn để nghiên cứu, vì vậy bạn có thể trao đổi các bộ phận trong và ngoài cũng như nhận được dữ liệu phần cứng thực sự về mức độ tốt của thiết kế của bạn”. Ông nói, điều đó có thể giúp mọi người nỗ lực thực hiện các ý tưởng thiết kế mới của họ và giúp thúc đẩy ngành này phát triển.
Ông cho biết, một số nguyên mẫu do một số công ty phát triển trước đây không hiệu quả và đắt tiền. “Theo những gì chúng tôi biết, chúng tôi là chiếc mô tô [pin nhiên liệu] hoàn toàn có nguồn mở, được ghi chép nghiêm ngặt, được thử nghiệm và phát hành dưới dạng nền tảng đầu tiên trên thế giới. Không ai khác đã chế tạo một chiếc mô tô và thử nghiệm nó ở cấp độ mà chúng tôi có, đồng thời ghi lại rằng ai đó thực sự có thể sử dụng nó và mở rộng quy mô trong tương lai hoặc sử dụng nó trong nghiên cứu.”
Ông nói thêm rằng “hiện tại, chiếc xe này có giá cả phải chăng để nghiên cứu nhưng vẫn chưa đủ khả năng để sản xuất thương mại vì pin nhiên liệu là một bộ phận rất lớn và đắt tiền”. Doosan Fuel Cell, công ty cung cấp pin nhiên liệu cho chiếc xe đạp nguyên mẫu, sản xuất pin nhiên liệu tương đối nhỏ và nhẹ, chủ yếu để sử dụng cho máy bay không người lái. Công ty cũng sản xuất hệ thống lưu trữ và phân phối hydro.
Thành viên nhóm Annika Marschner, sinh viên năm thứ hai ngành kỹ thuật cơ khí, cho biết dự án sẽ tiếp tục phát triển. Cô nói: “Đó là một công việc đang diễn ra và khi chúng tôi phát triển nó cũng như thực hiện các thay đổi, biến nó thành một chiếc xe đạp mạnh mẽ hơn, tốt hơn, hy vọng nó sẽ tiếp tục phát triển qua nhiều năm”.
Mặc dù Nhóm Xe điện cho đến nay vẫn tập trung vào các phương tiện chạy bằng pin, Marschner nói: “Hiện tại, chúng tôi đang xem xét hydro vì nó có vẻ như là thứ ít được khám phá hơn các công nghệ khác để tạo ra phương tiện giao thông bền vững. Vì vậy, có vẻ như đó là một điều thú vị đối với chúng tôi khi dành thời gian và công sức của mình cho việc đó.”
Để làm cho mọi việc thành công là một quá trình lâu dài. Nhóm nghiên cứu đang sử dụng khung từ một chiếc mô tô đời 1999, với nhiều bộ phận tùy chỉnh được bổ sung để hỗ trợ động cơ điện, bình hydro, pin nhiên liệu và bộ truyền động. “Việc làm cho mọi thứ vừa khít với khung xe đạp chắc chắn là điều chúng tôi đã phải suy nghĩ rất nhiều vì không gian ở đó rất hạn chế. Vì vậy, cần phải cố gắng tìm ra cách gắn kết mọi thứ theo những cách thông minh để không xảy ra xung đột,” cô nói.
Marschner nói: “Rất nhiều người không thực sự tưởng tượng năng lượng hydro là thứ được sử dụng trên đường phố, nhưng công nghệ này vẫn tồn tại”. Cô chỉ ra rằng Toyota và Hyundai có các loại xe chạy bằng nhiên liệu hydro trên thị trường và có một số trạm nhiên liệu hydro, chủ yếu ở California, Nhật Bản và một số nước châu Âu. Nhưng việc tiếp cận được hydro, “đối với người tiêu dùng bình thường ở Bờ Đông, là một thách thức rất lớn. Cô nói: Cơ sở hạ tầng chắc chắn là thách thức lớn nhất hiện nay đối với phương tiện chạy bằng hydro.
Cô nhìn thấy một tương lai tươi sáng cho hydro như một loại nhiên liệu sạch để thay thế nhiên liệu hóa thạch theo thời gian. “Tôi nghĩ nó có tiềm năng rất lớn,” cô nói. “Tôi nghĩ một trong những thách thức lớn nhất khi phát triển năng lượng hydro là làm cho các dự án trình diễn này thực sự được phát triển và chứng minh rằng những thứ này có thể hoạt động và chúng có thể hoạt động tốt. Vì vậy, chúng tôi thực sự vui mừng được mang nó đi xa hơn nữa.”
