Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ tư, 29/06/2022 | 02:29

Thứ tư, 29/06/2022 | 02:29

Giải thưởng

Cập nhật lúc 11:00 ngày 01/06/2021

Cơ hội đưa Việt Nam làm chủ công nghệ sản xuất pin nhiên liệu

Thị trường pin nhiên liệu đang phát triển mạnh mẽ hơn bao giờ hết, cùng với đó là những đột phá trong nghiên cứu làm chủ công nghệ, là những tín hiệu tốt để doanh nghiệp Việt khẳng định mình trong lĩnh vực sản xuất năng lượng xanh. ​
Trong những năm gần đây, với những ứng dụng ngày càng phổ biến trong nhiều mặt của đời sống, pin nhiên liệu không còn là khái niệm xa lạ với đông đảo người dân. Tại một số nền kinh tế phát triển như Đức và Nhật Bản, pin nhiên liệu đã được đưa vào phục vụ hoạt động vận tải công cộng. 
Tàu chạy bằng hydro . Ảnh minh họa. 
Điều này phù hợp với xu hướng phát triển các nguồn năng lượng mới ít phụ thuộc vào dầu mỏ và hạn chế phát thải trong bối cảnh ảnh hưởng tiêu cực của biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng. 
Nguồn năng lượng xanh của tương lai 
Về bản chất, pin nhiên liệu là một thiết bị tạo ra điện năng thông qua cơ chế điện hóa, có cấu tạo gồm ba lớp gồm điện cực nhiên liệu - anốt (cực dương), chất điện giải dẫn proton – màng, điện cực khí oxy – catốt (cực âm). 
Ưu điểm của pin nhiên liệu là có khả năng tạo ra dòng điện liên tục nếu được cung cấp nhiên liệu mà không mất thời gian sạc. Với khả năng chuyển hóa trực tiếp hóa năng thành điện năng, phát thải của nó gần như bằng "0". Trọng lượng nhẹ (chỉ bằng 30% tải trọng pin truyền thống), hiệu suất cao (cung cấp năng suất năng lượng điện tăng từ 40%-70% điện, có thể hơn 85% khi tận dụng cả điện và nhiệt) những ưu điểm tuyệt vời này khiến nó sớm được "để mắt" trong các lĩnh vực chuyên biệt như du hành vũ trụ hay quân sự. 
Thị trường châu Á sẽ là khu vực quan trọng với mục tiêu đạt doanh thu 1,7 tỷ USD vào năm 2024.
Trong giời gian gần đây, nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng cao cộng với những tiến bộ công nghệ giúp giảm chi phí sản xuất, đã tạo động lực phát triển mạnh mẽ cho thị trường này. Theo số liệu, tổng nhu cầu pin nhiên liệu toàn cầu vào khoảng 3 tỷ USD/năm và được dự báo sẽ bùng nổ trong thời gian tới với sự tham gia của nhiều ông lớn. Các hãng sản xuất danh tiếng như DaimlerChrysler, Renault, Honda đã coi việc phát triển động cơ sử dụng pin nhiên liệu là một trong những mũi nhọn công nghệ cạnh tranh. 
Nhiều quốc gia châu Á cũng bắt đầu tập trung phát triển pin nhiên liệu để làm nguồn năng lượng xanh. Năm ngoái, chính phủ Hàn Quốc công bố Chiến lược kinh tế trị giá 144 tỷ USD cho phát triển kinh tế xanh, kèm mục tiêu đưa 200.000 xe chạy bằng pin nhiên liệu và 450 trạm sạc vào vận hành trước năm 2026. Đầu năm 2021, tập đoàn SK của Hàn Quốc quyết định đầu tư 1,6 tỷ USD cho Plug Power để thành lập liên doanh sản xuất pin nhiên liệu phục vụ thị trường Hàn Quốc, Trung Quốc và cả Việt Nam. Theo đại diện Plug Power, thị trường châu Á sẽ là "khu vực quan trọng với mục tiêu đạt doanh thu 1,7 tỷ USD vào năm 2024".
Cơ hội đưa Việt Nam làm chủ công nghệ
Mặc dù được coi là một trong những nguồn năng lượng xanh của tương lai, nhưng những hạn chế công nghệ vẫn khiến pin nhiên liệu chưa được ứng dụng rộng rãi. Chẳng hạn, chi phí sản xuất pin nhiên liệu cao (do sử dụng kim loại quý platinum), các hệ thống xúc tác kém bền, gây thất thoát platinum, là vấn đề cần cải thiện. 
Các nhà khoa học đang tích cực nghiên cứu để khắc phục những hạn chế hiện tại của pin nhiên liệu nhằm sớm đưa nó ứng dụng rộng rãi vào đời sống. Trong nỗ lực chung đó, các nhà khoa học Việt Nam cũng không nằm ngoài cuộc. Theo thông tin từ Phòng thí nghiệm trọng điểm công nghệ lọc hóa dầu (Viện Hóa học công nghiệp), các nhà khoa học đã nghiên cứu thành công công nghệ nhằm cải thiện tính chất và độ bền hoạt tính của xúc tác điện hóa ứng dụng trong pin nhiên liệu sử dụng trực tiếp alcohol (DAFC). 
GS. TS. Vũ Thị Thu Hà, Giám đốc PTN trọng điểm Công nghệ lọc-hóa dầu và bài công trình nghiên cứu trên tạp chí hóa học Electrochimica Acta
Theo GS. TS. Vũ Thị Thu Hà, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết để có bước tiến này, đội ngũ nhà khoa học của PTN đã mất nhiều năm nghiên cứu, phát triển công nghệ chế tạo vật liệu xúc tác nano trên cơ sở Pt/graphen, kết hợp với ứng dụng vật liệu xúc tác nano cơ sở Pt/graphen chế tạo anốt (cực dương) của pin nhiên liệu DAFC. 05 mô hình pin nhiên liệu thử nghiệm cho ra kết quả chuyển hóa hóa năng thành điện năng rất cao, tới 95%. Nghiên cứu này đã được công bố trên nhiều tạp chí khoa học uy tín, được cộng đồng tri thức và doanh nhân thế giới rất quan tâm. 
Tại trung tâm tri thức phía Nam, nhóm nghiên cứu do PGS. TS. Hồ Thị Thanh Vân thuộc Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM dẫn đầu cũng phát triển thành công vật liệu mới giúp giảm chi phí chế tạo, nâng cao khả năng hoạt động và tăng độ bền của pin nhiên liệu. Theo TS. Hồ Thị Thanh Vân, vật liệu do nhóm đề tài nghiên cứu dạng nano hợp kim Pt-Mo, phát triển trên nền vật liệu nano Ti0, 8W0, 2O2 để nâng cao khả năng chịu độc CO. Vật liệu này giảm lượng xúc tác kim loại quý platium từ khoảng 20% xuống còn 18,5%, từ đó giảm chi phí chế tạo xuống khoảng 20%. Thử nghiệm thực tế cho thấy, vật liệu mới có thể cải thiện hiệu suất của hợp kim so với Pt nguyên chất, nâng cao hoạt tính và thời gian hoạt động của xúc tác điện hóa Pt. 
Những kết quả nghiên cứu trên đã được công bố rộng rãi trong và ngoài nước và được cấp bằng sáng chế, sẵn sàng đưa vào sản xuất công nghiệp.
Rõ ràng, ề mặt công nghệ lõi sản xuất pin nhiên liệu chưa bao giờ sẵn sàng hơn lúc này. Để thực sự đưa công nghệ vào ứng dụng rộng rãi trong đời sống, cần sự mạnh dạn vào cuộc của các doanh nghiệp. Nếu không tay nắm lấy cơ hội này, những công nghệ tiên tiến nhất trong phát triển nguồn năng lượng xanh này sẽ sớm rơi vào tay các doanh nghiệp nước ngoài.
Hà Giang
lên đầu trang