Hydrogen and Fuel Cell

Friday, February 11, 2005

Cải tiến tế bào nhiên liệu hydro


09/03/2004 (GMT+7)

Các nhà khoa học Mỹ vừa phát triển một phương pháp tăng hiệu suất của tế bào nhiên liệu hydro tí hon lên thêm 50%. Những tế bào như vậy có thể là địch thủ của các loại pin hiện nay và xua tan lo ngại gần đây của hãng Nokia rằng công nghệ pin hiện đang không thể theo kịp với các chức năng của điện thoại tiên tiến.

Cấu tạo một loại tế bào nhiên liệu hydro.

Kỹ sư Suk Won Cha và Fritz Prinz thuộc ĐH Stanford, California, phát hiện họ có thể tăng hiệu suất bằng cách thu hẹp các kênh dẫn nhiên liệu tới trung tâm của tế bào. Phương pháp này hiện chỉ có hiệu quả đối với tế bào nhiên liệu hydro, trong khi methanol lỏng hiện là nhiên liệu lựa chọn của các công ty điện tử dân dụng lớn như Motorola và NEC. Họ thích methanol bởi nó giải phóng nhiều năng lượng hơn so với hydro.

Tuy nhiên, methanol rất độc và tế bào nhiên liệu sử dụng nó tạo ra khí nhà kính CO2. Hydrogen chỉ tạo ra nước và với mẹo của hai kỹ sư trên, tế bào nhiên liệu hydro sẽ là một địch thủ đáng gờm cung cấp nhiên liệu cho nhiều thiết bị di động. Tế bào nhiên liệu hoạt động bằng cách kết hợp nhiên liệu với oxy từ không khí và sử dụng năng lượng được giải phóng để tạo ra dòng điện.

Tế bào nhiên liệu của Cha chứa một màng trao đổi proton bằng polymer. Màng này được kẹp giữa một lớp cực âm và cực dương. Mỗi lớp chứa một chất xúc tác platinum. Để tới cực dương, hydro phải đi qua một khối polymer với đầy các kênh rộng 500micromet. Ở cực dương, platinum giúp phá vỡ hydro thành proton và electron. Proton đi qua màng trao đổi, phản ứng với oxy và electron từ cực âm để tạo ra nước. Quá trình này đẩy electron còn lại ở cực dương đi quanh một mạch điện bên ngoài tới cực âm, tạo ra dòng điện.

Nhóm nghiên cứu đã quyết định xem điều gì sẽ xảy ra nếu họ làm cho các kênh trong khối polymer nhỏ hơn và nhiều lỗ hơn. Họ sử dụng công nghệ sản xuất chip để khoan các kênh có đường kính chỉ 20micromet. Kết quả cho thấy tốc độ vận chuyển hydro tăng lên và ngăn chặn được cực dương bị ngập năng lượng. Tỷ lệ trao đổi proton cũng như hiệu suất của tế bào nhiên liệu tăng thêm 50%.

Các loại pin dành cho máy tính xách tay chỉ có thể hoạt động trong khoảng 2-4 giờ mà không cần nạp. Một số công ty sản xuất tế bào nhiên liệu hydro (pin hydro) hy vọng sản xuất ra các loại pin có thể hoạt động liên tục 20 tiếng. Cha khẳng định kỹ thuật của ông sẽ tăng thời gian hoạt động thêm 50% ngoài thời gian đó. Tuy nhiên, Manfred Stefener, giám đốc Công ty Smart Fuel Cells ở Đức lo ngại nước thải có thể làm tắc các kệnh tí hon. Ông nói: ''Kênh của bạn càng nhỏ, nguy cơ tắc nghẽn càng cao. Đây có thể là một thảm hoạ''.

  • Minh Sơn (theo NewScientist)