Buzz
Không nhiều người biết rằng vô số công nghệ hiện đại phục vụ cuộc sống hằng ngày thực chất khởi nguồn từ những nghiên cứu trong không gian. Pin nhiên liệu hydro là một ví dụ tiêu biểu, hiện đang là nền móng của các dòng xe năng lượng mới đang tái định hình ngành công nghiệp ô tô.
Công nghệ không gian và ảnh hưởng từ vũ trụ
Chương trình không gian của Hoa Kỳ không chỉ thể hiện khát vọng chinh phục vũ trụ mà còn mở đường cho hàng loạt phát minh hữu ích. Từ mút hoạt tính, Velcro, thực phẩm sấy khô, định vị vệ tinh cho đến máy hút bụi cầm tay, tất cả đều ra đời từ yêu cầu sống và làm việc trong môi trường không trọng lực.
Trong các thành tựu đáng kể nhất, pin nhiên liệu hydro là điểm sáng – một công nghệ từng giữ vai trò then chốt trong các sứ mệnh huyền thoại của chương trình Apollo.
Chính pin nhiên liệu đã cung cấp năng lượng cần thiết cho các mô-đun chỉ huy vận hành hệ thống liên lạc, điều hòa, chiếu sáng, thậm chí tạo ra nước uống thông qua phản ứng hóa học.
Thời điểm đó, các loại pin truyền thống không thể đáp ứng được điều kiện khắc nghiệt ngoài không gian, khiến pin nhiên liệu trở thành lựa chọn thiết yếu.
Khi nhắc tới những thành tựu của chương trình không gian Hoa Kỳ, người ta thường nghĩ ngay đến tàu Apollo, các phi hành gia và dấu chân đầu tiên trên Mặt Trăng. Thế nhưng, ít ai biết rằng hàng loạt tiện ích hiện đại như máy hút bụi không dây hay camera điện thoại đều bắt nguồn từ các thí nghiệm ngoài không gian.
General Motors và khát vọng xe hơi chạy bằng hydro
Ngay từ những năm 1960, General Motors (GM) – một trong các ông lớn ngành công nghiệp ô tô Mỹ – đã nhận thấy tiềm năng của việc áp dụng pin nhiên liệu vào lĩnh vực giao thông.
Dù thời điểm đó, ý tưởng xe dùng pin nhiên liệu bị đánh giá là bất khả thi vì cấu trúc phức tạp, chi phí cao và những rủi ro liên quan đến hydro, GM vẫn kiên định đầu tư nghiên cứu để biến công nghệ không gian này thành hiện thực.
Vào năm 1966, GM đã giới thiệu chiếc xe pin nhiên liệu đầu tiên trên thế giới – Electrovan. Đây là phiên bản thử nghiệm được cải tiến từ mẫu GMC Handi-Van năm 1966, tích hợp hệ thống pin nhiên liệu sử dụng hydro và oxy.
Dự án được thực hiện với sự hợp tác của tập đoàn hóa chất Union Carbide, nhằm phát triển hệ thống tạo điện từ phản ứng hóa học giữa hai loại khí.
Dù chưa được thương mại hóa, Electrovan đã chứng minh rằng hệ thống pin nhiên liệu là khả thi, đồng thời tạo nền tảng cho công nghệ pin nhiên liệu hiện đại ngày nay.
Electrovan – chiếc xe được ví như "Apollo trên mặt đất"
Electrovan nặng tổng cộng 7.100 pound (hơn 3,2 tấn), trong đó hệ thống pin nhiên liệu và bộ truyền động điện đã chiếm tới 3.900 pound – hơn một nửa trọng lượng xe. Dù khá cồng kềnh, nhưng chiếc xe vẫn có thể chạy trong phạm vi khoảng 150 dặm (gần 240 km) – một con số đáng nể vào thời điểm đó.
Tuy vậy, Electrovan chưa từng được phép chạy trên đường phố do các yếu tố an toàn. Quá trình vận hành gặp không ít trở ngại như tăng tốc chậm (mất đến 30 giây để đạt 60 dặm/giờ) và nguy cơ cháy nổ từ bình chứa hydro.
Trên thực tế, đã từng có một vụ nổ xảy ra trong giai đoạn thử nghiệm. Nhưng điều này không khiến các kỹ sư của GM chùn bước, bởi những trải nghiệm từ Electrovan đã trở thành nền tảng cho sự phát triển của công nghệ pin nhiên liệu ngày nay.
Hiện tại, General Motors đang tiến hành thương mại hóa công nghệ pin nhiên liệu qua hệ thống HYDROTEC, ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Mô-đun điện HYDROTEC tích hợp 300 pin nhiên liệu trong một thiết bị có kích thước tương đương một chiếc vali lớn và được cung cấp dưới dạng mô-đun linh hoạt cho nhiều loại phương tiện.
Từ phòng thí nghiệm đến thị trường: HYDROTEC được ra đời
Trải qua hơn 60 năm phát triển, nỗ lực không ngừng nghỉ của GM đã được đền đáp. Hệ thống pin nhiên liệu hydro giờ đây không còn là sản phẩm thử nghiệm mà đã được thương mại hóa với tên gọi HYDROTEC.
GM đã thu nhỏ và tinh gọn 300 pin nhiên liệu thành một mô-đun nhỏ gọn, có kích thước tương đương một chiếc vali, có thể linh hoạt tích hợp vào nhiều loại phương tiện và thiết bị công nghiệp khác nhau.
Hệ thống HYDROTEC hiện nay đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Xe tải hạng nặng cho các chuyến đường dài; Thiết bị khai thác mỏ yêu cầu công suất cao và độ bền tuyệt vời; Trạm sạc xe điện di động tại những khu vực chưa có cơ sở hạ tầng cố định.
Đặc biệt, GM đang hợp tác với Honda – đối tác lâu năm từ Nhật Bản, để sản xuất hàng loạt các hệ thống pin nhiên liệu tại nhà máy ở Brownstown, Michigan. Đây là một phần trong chiến lược toàn cầu nhằm thúc đẩy quá trình điện khí hóa và đạt được mục tiêu trung hòa carbon trong ngành giao thông vận tải.
Trong khi cuộc đua năng lượng sạch đang diễn ra sôi động, pin nhiên liệu hydro đang nổi lên như một lựa chọn đầy triển vọng, đặc biệt đối với các phương tiện vận tải lớn. Không giống như pin lithium-ion, vốn mất nhiều thời gian để sạc và không phù hợp với trọng tải nặng, pin nhiên liệu có thể được “nạp đầy” chỉ trong vài phút và cung cấp công suất liên tục với hiệu suất cao.
Thêm vào đó, hydro có mật độ năng lượng cao trên mỗi đơn vị thể tích, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các chuyến đi dài mà không cần phải dừng lại thường xuyên để sạc.
Một ưu điểm đáng chú ý khác là tính thân thiện với môi trường. Quá trình vận hành của pin nhiên liệu chỉ thải ra nước tinh khiết, không sinh khói bụi, không CO₂, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và đáp ứng được các tiêu chuẩn khí thải ngày càng khắt khe ở nhiều quốc gia.
