Pin nhiên liệu: những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam

Vào cuối năm 2004, TS Nguyễn Mạnh Tuấn, Phân viện Vật lý tại TP.HCM đã công bố những kết quả nghiên cứu đầu tiên của mình về pin nhiên liệu.

Chỉ với 250 ml cồn cho ra 600 W/giờ điện

Loại pin nhiên liệu mà TS Nguyễn Mạnh Tuấn nghiên cứu là pin sử dụng cồn methanol. Theo TS Nguyễn Mạnh Tuấn, có cả chục lọai pin nhiên liệu khác nhau. Có lọai dùng để cấp điện cho các thiết bị lớn như trạm không gian, xe ô tô. Có lọai dùng cấp điện cho các thiết bị cầm tay như máy tính xách tay, điện thọai di động... Đặc điểm chung của pin nhiên liệu là thường sử dụng nhiên liệu như hydro, cồn... hoặc một số chất liệu khác. Đối với pin nhiên liệu dùng cấp điện cho các thiết bị lớn, người ta phải duy trì nhiệt độ từ hàng trăm đến hàng ngàn độ C thì pin mới họat động tối ưu. Thế nhưng, vấn đề đặt ra là, đối với các thiết bị cầm tay, cần phải làm thế nào để pin nhiên liêu có thể họat động tối ưu ở nhiệt độ phòng (20-40 độ C).

Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của pin nhiên liệu cồn

TS Nguyễn Mạnh Tuấn cho biết, trong điều kiện VN, nếu nghiên cứu, chế tạo pin nhiên liệu sử dụng nhiên liệu hydro sẽ có nhiều khó khăn trong việc bảo hành, tồn trữ (hydro dễ rò rỉ, nếu gặp tia lửa điện trong không khí sẽ phát nổ). Trường hợp sử dụng cồn làm nhiên liệu sẽ có những ưu điểm, như nhiệt độ làm việc thấp, an tòan trong tồn trữ và vận chuyển, thời gian pin họat động bền lâu. Do đó, TS Nguyễn Mạnh Tuấn đã hướng đến nhiều hơn việc nghiên cứu pin nhiên liệu sử dụng cồn methanol làm nhiên liệu.

Pin nhiên liệu do Phân viện Vật lý tại TP.HCM chế tạo

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học tại Phân Viện Vật lý tại TP.HCM đã nghiên cứu, chế tạo các điện cực dùng màng thẩm thấu carbon cho phép có độ dẫn điện cao và cho chất khí đingang qua. Đồng thời, các nhà khoa học cũng chế tạo chất điện phân dùng giấy màng lọc thủy tinh có lỗ thấm siêu nhỏ thay cho chất polymer Nafion (PEM) của hãng DuPont. Quá trình nghiên cứu đã cho ralọai pin nhiên liệu có hiệu suất chuyển hóa điện năng 50%, với 250 ml cồn có thể cấp 600W/ giờ điện.

TS Nguyễn Mạnh Tuấn tiết lộ, hiện đã có một số doanh nghiệp liên hệ để hợp tác sản xuất pin nhiên liệu. Tuy nhiên, vẫn còn những vướng mắc về mặt kỹ thuật trước khi đưa vào sản xuất pin nhiên liệu và vẫn còn phải tiếp tục nghiên cứu thêm.

Khu công nghệ cao TP.HCM sẽ sản xuất pin nhiên liệu?

Trong khi đó, mới đây, vào đầu tháng 6/2005, TS Nguyễn Chánh Khê tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển (TT R&D) - Khu công nghệ cao TP.HCM (Tên giao dịch: SHTP) cũng đã công bố nghiên cứu thành công pin nhiên liệu. Lọai pin nhiên liệu mà SHTP nghiên cứu cũng sử dụng cồn làm nhiên liệu họat động cho pin. Tuy nhiên, TS Nguyễn Chánh Khê cho biết, thành quả quan trọng trong nghiên cứu của mình là chế tạo được màng trao đổi proton (Proton Exchange Membrane), vốn là cái lõi chính của công nghệ đã và đang được nghiên cứu từ vật liệu nano trong nước. Màng chuyển hóa proton (H+) hay còn gọi là màng điện hóa sử dụng chất dẫn dụ của Teflon vốn là chất chống bám dính, có mang một số gốc dẫn proton. Dung dịch nước với rượu methanol khi đi qua màng sẽ tách thành proton H+ và cung cấp điện tử cho mạch ngoài tạo thành năng lượng.

Pin nhiên liệu bằng công nghệ nano Việt Nam do SHTP chế tạo

Hiện nay, pin nhiên liệu do khu công nghệ cao TP.HCM chế tạo hoạt động trong một tuần lễ. Sau đó chỉ cần nhỏ thêm một vài giọt dung dịch gồm nước và cồn, một cục pin nhiên liệu có thể sử dụngcho đến khi màng chuyển hóa bị hư. Tuy nhiên đây là dạng màng có thể tái sử dụng và TT R&D của SHTP sẽ sản xuất đại trà trong tương lai. Không dừng lại ở hiệu suất chuyển hóa điện năng của loạipin này gần 80%, Trung tâm R&D đang tiến hành một nghiên cứu mới để tận dụng hết mọi khả năng chuyển hóa điện năng của pin nhiên liệu.

"Chúng tôi đang nghiên cứu một chất xúc tác mới, có khả năng dẫn đến hiệu suất chuyển hóa điện năng 100% dựa vào phản ứng liên hoàn " TS. Nguyễn Chánh Khê tiết lộ.

Tùy theo vật liệu bên trong, ứng dụng của loại pin này vô cùng rộng rãi. Ở quy mô nhỏ, pin nhiên liệu được dùng cho các loại máy tính xách tay, điện thoại di động hay máy chụp hình kỹ thuật số. Ở qui mô lớn, pin nhiên liệu sẽ thay thế xăng dầu để chạy xe gắn máy. Trong tương lai, chúng ta có thể sử dụng các nguyên tắc pin nhiên liệu khác nhau cung cấp điện năng cho xe hơi hay trong các nhà máy phát điện. Nhưng đến lúc đó, dung dịch không còn là nước pha với rượu, mà là một loại oxyt rắn.

TS. Nguyễn Chánh Khê cho biết, trong năm 2005, nhóm nghiên cứu của ông nhất định lấy cho được bản quyền phát minh tại Hiệp hội phát minh Hoa Kỳ, để tiến hành sản xuất. Nhà máy sản xuất của SHTP đang được xây dựng tại quận 9 với tổng số tiền đầu tư cho trang thiết bị là trên 11 triệu USD. Vì vậy việc sản xuất pin nhiên liệu cũng trở nên dễ dàng hơn. Tuy chưa thể ước tính được giá thành, nhưng ông chắc chắn rằng nó sẽ rẻ hơn rất nhiều so với các loại pin thương mại hiện đang có trên thị trường và rẻ hơn sử dụng xăng.

Hương Cát
Nguồnwww.vnn.vn13/6/2005