Hydrogen and Fuel Cell

Tuesday, April 26, 2005

Pin nhiêu liệu sử dụng hydro từ vi khuẩn phân hủy



TTO – Các nhà khoa học tại viện nghiên cứu Penn State và Ion Power đã nghiên cứu thành công một quy trình pin nhiên liệu mới có khả năng thu hydro từ các loại vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ.

Quy trình này có tốc độ cung ứng hydro nhanh hơn gấp 4 lần so với các quy trình lên men thông thường. Quy trình này cũng không yêu cầu cung cấp nhiều oxy cho phản ứng hơn thường lệ và có thể sử dụng rộng rãi trên nhiều loại nguyên liệu hữu cơ khác nhau để tạo quá trình lên men sinh năng lượng.

Bruce Logan, giáo sư kỹ thuật môi trường tại viện Penn State cho biết:”Về mặt lý thuyết mà nói thì chúng tôi có thể chế tạo pin nhiên liệu từ các loại vi khuẩn có tác dụng phân hủy hữu cơ từ nhiều nguồn như các chất phân hủy – thối rữa, từ rác thải hoặc nước thải…”. Pin nhiên liệu vi khuẩn có thể cung cấp một lượng hydro hơn bình thường khá nhiều nhờ vào quá trình lên men được thúc đẩy lên rất nhanh.

Bằng cách cung ứng cho quá trình lên men một điện áp khoảng 0,25 volt, các loại vi khuẩn lên men sẽ vượt qua được ngưỡng giới hạn sinh năng lượng thông thường và sẽ phóng thích điện năng từ các phản ứng sinh công của nguyên tử hydro.

Các nhà khoa học của Viện công nghệ và môi sinh khẳng định công nghệ làm pin tiên tiến này sẽ là một trong những bước đột phá lớn lao của loại pin nhiên liệu sẽ được áp dụng phổ biến trong tương lai.

THIÊN TRANG (Theo CNET News.com)

Pin nhiên liệu hoạt động nhờ...vi khuẩn!
22:56' 26/04/2005 (GMT+7)

Các nhà khoa học Mỹ đã chế tạo một loại pin nhiên liệu hoạt động nhờ vi khuẩn trong điều kiện yếm khí...

Soạn: AM 363309 gửi đến 996 để nhận ảnh này qua MMS

TS Bruce Logan, giáo sư Kỹ thuật Môi trường (bên phải) và TS Hong Liu, bên pin nhiên liệu vi khuẩn sinh ra hyđro

Trước đây, các nhà nghiên cứu khác đã chứng minh là có thể sử dụng MFC (microbial fuel cell-MFC) để tạo điện năng từ nước chứa các chất tinh khiết như glucoza, axetat hoặc or lactat. Các nhà nghiên cứu bang Penn là người đầu tiên cho thấy MFC có thể tạo ra điện năng từ nước thải. Công trình nghiên cứu này được sự hỗ trợ của Quỹ Khoa học Quốc gia, bộ Nông nghiệp Mỹ, Viện Khoa học Cuộc sống Huck của bang Penn và quỹ Stan and Flora Kappe Endowment.

Tiến sỹ Bruce Logan, giáo sư Kỹ thuật Môi trường, cho biết MFC không chỉ sử dụng nhiên liệu sinh học hyđrat-cacbon để chế ra hyđrô như quá trình lên men thông thường. Về mặt lý thuyết, người ta có thể sử dụng MFC để thu được lượng lớn hyđrô từ chất thải sinh học, chất phân huỷ, chất hữu cơ ví dụ như nước thải sinh hoạt, nước thải nông nghiệp hoặc công nghiệp và đồng thời làm sạch nguồn nước thải này.

Logan nhận định về cơ bản, các nhà nghiên cứu sử dụng cùng một loại tế bào nhiên liệu họ đã làm ra để làm sạch nước và sản xuất điện. Tuy nhiên, để sản xuất hyđrô, họ phải không cần cấp khí oxi cho MFC và đồng thời bổ sung cho hệ thống một lượng nhỏ điện năng.

Soạn: AM 363311 gửi đến 996 để nhận ảnh này qua MMS

Tiến sỹ Bruce và tiến sỹ Hong Liu đang xem xét một mẫu nước thải

Trong MFC mới này, khi vi khuẩn ăn nhiên liệu sinh học, chúng chuyển electron thành một anốt (cực dương). Vi khuẩn cũng giải phóng ra proton (hạt cơ bản tích điện dương có ở trong nhân của các nguyên tử). Các hạt electron trên anốt chuyển qua đường điện tới catốt (cực âm), khi đó chúng sẽ được hỗ trợ điện hoá học để kết hợp với các proton và tạo ra khí hyđrô. Lượng điện áp khoảng 0,25 vôn được gắn vào mạch bằng cách nối cực dương của nguồn cung điện năng được chương trình hoá tới anốt và nối cực âm nguồn cung điện năng tới catốt.

Các nhà nghiên cứu gọi MFC chế tạo hyđrô là lò phản ứng vi khuẩn được hỗ trợ bởi điện hoá sinh hay BEAMR. BEAMR không chỉ tạo ra hyđrô mà còn đồng thời làm sạch nước bẩn được sử dụng là nguyên liệu cấp cho nó chế biến. BEAMR sử dụng khoảng 1/10 lượng điện áp cần cho quá trình điện phân (tức quá trình sử dụng điện để tách nước thành hyđrô và oxi). Tiến sỹ Logan khẳng định quá trình này đã chứng minh được là thực sự có khả năng thu được hyđrô làm nhiên liệu từ các nguồn tái chế dùng cho vận tải sạch. Ông hy vọng, MFC có thể giảm chi phí xử lý nước thải vốn lên tới 25 tỷ đô la ở Mỹ cũng như cho phép các nước khác trên thế giới tiếp cận công nghệ cải thiện điều kiện vệ sinh.

  • Thuỵ Vũ (Theo Sciencedaily/Tân Hoa Xã/Eurekalert.org)

Friday, April 22, 2005

Kỷ nguyên xe hơi chạy bằng hydro bắt đầu


Trạm bán hydro đầu tiên của công ty Shell tại Washington.

Giá xăng dầu đang tiếp tục tăng vọt, với giá 1 thùng dầu lại vượt quá 50 USD. Một lần nữa, tình hình này đã khiến mọi người chú ý đến việc tìm kiếm những nguồn năng lượng thay thế, trong đó được chú ý nhiều nhất là hydro.

Các công ty sản xuất ôtô, năng lượng và chính phủ Mỹ đầu tư hàng tỷ USD vào việc chế tạo các kiểu xe chạy bằng hydro trong tương lai. Mới đây, Công ty Shell đã đưa vào hoạt động trạm bán hydro công cộng đầu tiên ở Bắc Mỹ.

Khí hydro là một loại nhiên liệu hấp dẫn để thay thế cho xăng, vì nó có thể được sản xuất bằng bất cứ nguồn nguyên liệu nào, và chất thải duy nhất của nó là nước.
Công ty dầu lửa Shell đã đặt viên gạch đầu tiên của một hệ thống nhiên liệu Mỹ cho ôtô chạy bằng hydro qua việc khánh thành một trạm bán hydro tại Washington trong tháng 11 năm ngoái.

“Đây là trung tâm nhiên liệu hydro đầu tiên xuất hiện trên thị trường bán lẻ. Ở đây có một dãy nhiều cây xăng và một máy bơm hydro”, ông Rick Scott, quản lý an toàn hydro tại trạm, cho biết.

Tại trạm này, hydro lỏng được chứa ở nhiệt độ -97 độ C trước khi nó được làm nóng. Theo ông Scott, trong quá trình làm nóng hydro lỏng, người ta thu được khí hydro và đưa khí này vào các bình chứa. Số khí được dùng làm nhiên liệu để bơm cho các ôtô.
Trạm này phụ trách công tác bảo trì 6 ôtô chạy bằng pin nhiên liệu hydro do công ty General Motors của Mỹ chế tạo. Về cơ bản, đây là những chiếc xe mẫu để lôi kéo sự chú ý của công chúng và các nhà hoạch định chính sách vào tiềm năng của nhiên liệu hydro.

“Đây là một chiếc minivan Opel Zafira do chi nhánh của General Motors ở châu Âu sản xuất. Thay vì dùng xăng làm nhiên liệu, xe này dùng hydro. Về cơ bản, quá trình sử dụng nhiên liệu của xe là một phản ứng hóa học. Khí hydro kết hợp với khí oxy trong pin nhiên liệu tạo ra nước và điện. Điện năng được tạo ra trong phản ứng này được dẫn vào một động cơ chạy điện trong xe để vận hành động cơ này hoạt động. Do đó, thật sự thì đây là một xe chạy bằng điện chứ không phải bằng máy nổ thông thường. Loại xe này không có bộ truyền lực, không có hộp số. Nó rất đơn giản, giống một loại xe điện, cho nên nó chỉ có một số chạy tới, một số chạy lui, số dừng, và số không”, Eric Raske, một kỹ sư trong toán chuyên gia của hãng General Motors được giao nhiệm vụ thực hiện chương trình nghiên cứu pin nhiên liệu, giới thiệu.
Loại xe thử nghiệm.

Mặc dù các xe thử nghiệm chạy tốt, nhưng sức bốc của chúng không mạnh - từ tốc độ số không tăng lên 100 km/h giờ phải mất 16 giây. Nhưng sau một vài phút chạy thử, xe bắt đầu bốc dần và chẳng bao lâu, người sử dụng sẽ quên là mình đang lái một kiểu xe thử nghiệm.

Nhưng công nghệ pin nhiên liệu hydro vẫn còn trong giai đoạn phôi thai. Kỹ sư Raske, một người quen làm việc với kiểu xe này trong nhiều năm, cũng phải mất khoảng 10 phút mới bơm đầy nhiên liệu hydro cho một chiếc xe.

“Công nghệ này đã xuất hiện cách đây hơn 100 năm. Tuy chỉ mới bắt đầu thực sự được đưa vào sử dụng thực tiễn 60 năm trước, nhưng nó đã thực sự cất cánh trong mấy năm gần đây”, ông nói.

Tổng thống Mỹ George W. Bush đã cam kết chi hơn một tỷ USD cho việc nghiên cứu pin nhiên liệu. Nhưng tiến trình này đòi hỏi phải có thêm nhiều tỷ đôla nữa. Cho đến nay, các hãng sản xuất ôtô và các công ty dầu lửa đã bỏ ra nhiều khoản đầu tư khổng lồ cho hoạt động nghiên cứu này.

Ông Patrick Serfass, phát ngôn viên của Hiệp hội Hydro quốc gia Mỹ, cho biết, các công ty năng lượng đang bỏ vốn đầu tư nhiều không thua gì các công ty sản xuất xe hơi. Trên thực tế, nhiều công ty năng lượng đã đầu tư nhiều tiền nhất cho công nghệ nhiên liệu hydro.

Một trở ngại lớn đối với việc phân phối nhiên liệu hydro là nhu cầu phải xây dựng toàn bộ một mạng lưới cung ứng mới. Nhiên liệu hydro không cần phải được sản xuất tập trung, như kiểu sản xuất xăng, rồi dùng xe tải chở đi phân phối. Hydro có thể được sản xuất với khối lượng nhỏ ngay trong nhà xe, văn phòng của từng chủ xe và có thể được sản xuất ở bất cứ quy mô nào. Do đó, mỗi chủ xe có thể sản xuất hydro vừa đủ dùng cho chính bản thân mình.

Trạm bán hydro ở thủ đô Washington đã thu hút được sự chú ý của nhiều người tiêu dùng. Kỹ sư Eric Raske thuộc General Motors cho biết là hãng muốn tung ra thị trường một số lượng lớn xe chuyên chở công cộng chạy bằng hydro trước năm 2010. Còn Patrick Serfass dự đoán rằng người tiêu dùng sẽ mua được xe con chạy bằng hydro vào khoảng năm 2020.

Hydro giá khoảng 2 USD/kg, và 1 kg hydro sản xuất được một khối năng lượng gần tương đương với 1 gallon - tương đương với khoảng 3,8 lít xăng thường. Còn chiếc xe minivan Opel Zafira chạy bằng hydro có giá chừng 1 triệu USD. Dĩ nhiên là khi xe được sản xuất với số lượng lớn hơn thì giá cả sẽ giảm xuống.

Vẫn còn nhiều trở ngại trên con đường tiến tới một nền kinh tế hydro, nhưng nhiều người tin rằng đó là xu thế tất yếu của tương lai. Patrick Serfass nói rằng ông không thấy có trở ngại nào có thể cản trở sự thành công của nhiên liệu hydro.

Việt Linh (theo VOA)

Sunday, April 17, 2005

Xe hơi pin nhiên liệu lên đường

14/4/2005, 14:12 GMT+7


Ford vừa mới chuyển giao 5 chiếc Ford Focus chạy bằng pin nhiên liệu (FCV) cho chính phủ Canada, trong khi 25 chiếc khác sẽ được đưa thử nghiệm thực tế ở Mỹ và Đức.

Xe hơi chạy bằng pin nhiên liệu Ford Focus 2005.

Đây là thế hệ FCV thứ ba mà hãng Ford cho ra đời nhưng là thế hệ đầu tiên được đem thử nghiệm tham gia giao thông công cộng. Chạy bằng hydro thay vì dùng xăng dầu có thể là tương lai cho tất cả các loại phương tiện vận tải sau này.

Đã 8 năm trôi qua kể từ khi Ford cho chạy thử mẫu xe hơi chạy bằng pin nhiên liệu (FCV) hiệu Ford Focus với tên gọi P2000. Chiếc xe này yêu cầu tới 30 phút để khởi động, thậm chí khả năng tăng tốc cũng rất chậm. Nhưng giờ đây, Ford đã hoàn thiện dòng FCV thế hệ thứ ba, sử dụng pin nhiên liệu hiệu Ballard Mark serie 902 sản xuất tại Canada và bình đựng hydro nén áp suất 5.000 psi của Dynatek.

Pin nhiên liệu Ballard 902 là một loại tế bào Màng mỏng Trao đổi Proton (PEM-Proton Exchange Menbrane). Hydro từ bình đựng sẽ được dẫn vào một điện cực đặt trong một ngăn xếp. Điện cực này được bao phủ một lớp chất xúc tác có tác dụng phân tách nguyên tử hydro ra thành các thành phần nhỏ hơn bao gồm các proton và electron. Các electron được dùng để tạo ra năng lượng trong khi các proton hydro sẽ bay qua lớp màng mỏng polyme đến một điện cực khác để kết hợp với oxy tạo ra hơi nước - chất thải duy nhất hoàn toàn vô hại.

Focus FCV 2005 cũng kết hợp cả công nghệ hybrid hiện đang được sử dụng trong các dòng xe cùng hãng như Ford Escape. Ngay dưới mui xe là nơi bố trí hệ thống động lực hybid điện. Pin nhiên liệu hydro và pin hợp chất hydro - niken dự phòng được lắp đặt dưới gầm sàn của xe còn bình đựng hydro được đặt trong thùng xe.

Hệ thống phanh điện-thuỷ lực sử dụng phương thức điều khiển điện tử (brake-by-wire) để tối đa hiệu suất chuyển hoá năng lượng của lực hãm, biến năng lượng làm xe chuyển động chậm dần trở thành năng lượng điện, tích tụ vào pin.

Theo Ford, chiếc Focus FCV trông giống như bất kỳ xe Focus nào khác, kể cả phần điều khiển xe cũng vậy. Có thể nói, đây là dòng xe thân thiện với môi trường được Ford chế tạo công phu, tinh vi và phức tạp nhất.

Các đối tác của Ford, bao gồm Chính phủ Canada, Hiệp hội pin nhiên liệu Canada, đang hợp tác chạy thử nghiệm và theo dõi quá trình ứng dụng thực tế của các mẫu xe này trong vòng 3 năm tới. Đây là một trong các chương trình liên quan đến hydro nằm trong dự án “xa lộ hydro” Vancouver-to-Whistler kéo dài đến tận 2010. Focus FCV sẽ phải thể hiện mình như là một loại phương tiện tin cậy trong cả chặng đường dài phía trước.

Chevrolet Silverado, xe tải dùng pin nhiên liệu của GM.

Bên cạnh đó, General Motor (GM) cũng vừa chuyển giao mẫu xe tải đầu tiên sử dụng pin nhiên liệu cho quân đội Mỹ để đem kiểm nghiệm thực tế. Chiếc Chevrolet Silverado sử dụng 2 pin nhiên liệu công suất 94 kW tạo ra công suất tổng là 188 kW (252 mã lực) và mô-men xoắn 429 Nm, tương đương với mô-men tạo ra bởi động cơ xăng Vortec V8 5,3 lít của GM.

Hiện tại, chiếc xe tải này đạt tới tốc độ 201 km, với lượng hydro được chứa trong 3 bình đựng công suất nén lên đến 10.000 psi. Trọng lượng 3,4 tấn, khả năng tăng tốc của Chevrolet Silverado FCV là tương đương với các xe Silverado khác, nhưng lợi thế vượt trội ở chỗ chúng không hề tạo ra các khí xả độc hại hay tiếng ồn. Một điều hiếm thấy ở hầu hết các loại xe tải hiện tại.

T.B. (theo CanadianDriver)