Pin nhiên liệu hydro được xem là giải pháp năng lượng sạch đầy hứa hẹn. Chúng dùng hydro làm nhiên liệu, với nước là sản phẩm phụ duy nhất. Điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn hấp dẫn để giảm ô nhiễm, đặc biệt là trong ngành giao thông, như hàng không và vận tải hạng nặng.
Tuy nhiên, bất chấp tiềm năng của chúng, pin nhiên liệu hydro vẫn gặp khó khăn trong việc ứng dụng rộng rãi. Giờ đây, nhóm nghiên cứu từ Đại học New South Wales (UNSW) phát triển thiết kế mới có thể giúp khắc phục một trong những thách thức lớn nhất mà công nghệ này đang đối mặt.
Công trình nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Applied Catalysis B: Environment and Energy, cho thấy một thay đổi nhỏ về cấu trúc, có thể làm cho pin nhiên liệu hydro hoạt động hiệu quả hơn và dễ sử dụng hơn trong các ứng dụng thực tế.
Một trong những vấn đề chính của pin nhiên liệu hydro là sự tích tụ nước bên trong. Khi pin nhiên liệu hoạt động, nó tạo ra nước. Một phần nước này có thể bị giữ lại bên trong pin, làm tắc nghẽn dòng oxy cần thiết cho phản ứng tiếp tục diễn ra. Khi điều này xảy ra, hiệu suất của pin sẽ giảm.
Các giải pháp hiện tại thường đòi hỏi hệ thống phức tạp để loại bỏ nước, điều này làm tăng trọng lượng, chi phí và tiêu hao năng lượng. Nhóm nghiên cứu của UNSW áp dụng một cách tiếp cận khác. Thay vì thêm các hệ thống phụ, họ thiết kế lại cấu trúc bên trong của chính pin nhiên liệu.
Bằng cách sử dụng các kỹ thuật tiên tiến, nhóm nghiên cứu tạo ra các kênh nhỏ li ti bên trong pin nhiên liệu. Các kênh này cực kỳ nhỏ - chỉ rộng bằng một sợi tóc người - hoạt động như các đường thoát cho lượng nước và khí dư thừa.
Các “đường dẫn phụ”, như các nhà nghiên cứu gọi, cho phép nước chảy ra ngoài, trước khi tích tụ và gây ra sự cố. Ý tưởng đơn giản này tạo ra tác động lớn. Các thử nghiệm cho thấy, pin nhiên liệu được thiết kế lại có thể tạo ra công suất cao hơn khoảng 75% so với các thiết kế truyền thống.
Một ưu điểm của thiết kế mới là nó không làm tăng đáng kể chi phí hay độ phức tạp của pin nhiên liệu. Thậm chí, thiết kế này có thể làm giảm nhu cầu sử dụng các vật liệu đắt tiền như bạch kim, thường dùng trong pin nhiên liệu hiện nay. Điều này có thể làm cho năng lượng hydro trở nên hợp lý hơn về chi phí và khả thi hơn cho việc sử dụng trên quy mô lớn.
Hiệu suất được cải thiện và chi phí thấp hơn mở ra cơ hội đầy hứa hẹn. Pin nhiên liệu hydro có thể sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy bay, xe tải, các phương tiện giao thông cần nhiều năng lượng. Không giống như pin thông thường, vốn nặng và mất thời gian để sạc, pin nhiên liệu hydro cung cấp thời gian hoạt động lâu hơn và tiếp nhiên liệu nhanh hơn.
Nhóm nghiên cứu đã được cấp bằng sáng chế cho thiết kế của họ và đang nghiên cứu mở rộng quy mô để sử dụng thương mại. Nếu thành công, sự đổi mới này có thể đưa pin nhiên liệu hydro đến gần hơn với việc sử dụng hằng ngày, giúp tạo ra một tương lai năng lượng sạch hơn và bền vững hơn.
