10 điều cần biết về pin nhiên liệu hydro

Hydro, nguyên tố đơn giản nhất nhưng lại dồi dào nhất trong vũ trụ, cực kỳ linh hoạt và gần đây nhất đã được khai thác trong pin nhiên liệu hydro thông qua một quá trình điện hóa kết hợp hydro và oxy để tạo ra nước và khí. Những tế bào này có khả năng giải quyết một số vấn đề cấp bách nhất liên quan đến năng lượng. Trong khi cuộc tranh luận vẫn tiếp diễn về ưu và nhược điểm của pin nhiên liệu hydro, thì không thể phủ nhận rằng hydro là một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho nhiên liệu hóa thạch, có thể cung cấp năng lượng mật độ cao cho nhiều nhà máy công nghiệp và phương thức vận tải.

Ở đây, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về cách pin nhiên liệu hydro sẽ thay đổi tương lai của việc sử dụng năng lượng và cách các doanh nghiệp được hưởng lợi từ sự phát triển này.

Mục lục
Thị trường pin nhiên liệu hydro toàn cầu
Sự thật xung quanh pin nhiên liệu chạy bằng hydro
Kết luận

Thị trường pin nhiên liệu hydro toàn cầu

Thị trường toàn cầu cho pin nhiên liệu hydro có giá trị ước tính 6.6 tỷ đô la vào năm 2021và các công ty sản xuất pin nhiên liệu tiếp tục nghiên cứu để sản xuất pin nhiên liệu hydro nhẹ hơn, ít tốn kém hơn khi sản xuất và cần ít bộ phận hơn.

Như vậy, thị trường này dự kiến ​​sẽ đạt giá trị 19.5 tỷ đô la Mỹ vào năm 2027 và ghi nhận tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 21% trong giai đoạn 2022-2027. Nhu cầu về năng lượng sạch ở một số khu vực nhất định, đặc biệt là Châu Á - Thái Bình Dương, đang thúc đẩy sự tăng trưởng của thị trường pin nhiên liệu hydro, với Nhật Bản thống trị sự mở rộng của ngành này thông qua một loạt các ứng dụng. Các quốc gia khác có vẻ như sẽ có sự tăng trưởng trong tương lai là điều không thể tránh khỏi bao gồm Trung Quốc, Đức và Hàn Quốc.

Sự thật xung quanh pin nhiên liệu chạy bằng hydro

Dưới đây là 10 sự thật về pin nhiên liệu hydro điều này giúp chúng khác biệt với các hệ thống lưu trữ nhiên liệu khác:

Pin nhiên liệu là nguồn năng lượng sạch

Pin nhiên liệu hydro là nguồn năng lượng sạch với ít tác động đến môi trường. Không có quá trình đốt cháy nào liên quan đến việc lưu trữ và các sản phẩm phụ chỉ là nhiệt và nước. Ngoài ra, không giống như thủy điện hoặc nhiên liệu sinh học, không cần diện tích đất rộng lớn để sản xuất hydro.

NASA thậm chí còn đang nghiên cứu sử dụng hydro như một nguồn tài nguyên, với nước được sản xuất như một sản phẩm phụ được sử dụng làm nước uống cho các phi hành gia. Thực tế này chứng minh cách pin nhiên liệu hydro là nguồn tài nguyên không độc hại, vượt trội hơn than đá, năng lượng hạt nhân hoặc khí đốt tự nhiên.

Pin hydro có ít tiếng ồn hoặc ô nhiễm hình ảnh

Giống như các nguồn năng lượng khác, pin nhiên liệu hydro không tạo ra tiếng ồn quá mức. Ngay cả xe chạy bằng hydro cũng tạo ra ít tiếng ồn hơn so với xe sử dụng động cơ đốt trong thông thường. Động cơ xe truyền thống liên quan đến các vụ nổ và các bộ phận cơ học chuyển động, trong khi quá trình điện hóa trong pin nhiên liệu diễn ra rất êm và tạo ra tiếng ồn cơ học tối thiểu. Đây là một lý do tại sao nó được ước tính rằng khoảng 20% ​​số xe trên toàn thế giới sẽ sử dụng pin nhiên liệu vào năm 2030.

Thiết kế đơn giản của pin nhiên liệu làm giảm nhu cầu về các thành phần cơ học phức tạp có thể góp phần gây ô nhiễm thị giác. Thiết kế hợp lý của pin hydro tăng cường khả năng tương thích về mặt hình ảnh thông qua một số ứng dụng.

Pin nhiên liệu rất đa năng

Tính linh hoạt của pin nhiên liệu hydro cũng là một yếu tố chính trong việc áp dụng ngày càng tăng của chúng. Ứng dụng của chúng trải dài từ cung cấp năng lượng cho xe cộ và tòa nhà đến các thiết bị điện tử cầm tay và các cấu trúc năng lượng thay thế.

Pin nhiên liệu hydro cũng đang được khám phá cho ngành hàng hải và hàng không vũ trụ. Xu hướng chuyển sang hệ thống đẩy dựa trên hydro này nhằm mục đích giảm lượng khí thải và tạo ra tác động tối thiểu đến môi trường.

Pin chạy bằng hydro có thời gian sạc nhanh

Mới nhất thiết kế pin nhiên liệu hydro đã giảm đáng kể thời gian sạc. Điều này đạt được bằng cách sử dụng cuộn dây bán trụ làm bộ trao đổi nhiệt bên trong, làm mát pin nhiên liệu hydro rắn nhanh hơn, giúp pin sạc nhanh hơn.

Với phương pháp này, thời gian nạp hydro đã được cắt giảm 59% so với khi sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng cuộn xoắn ốc thông thường.

Pin nhiên liệu cung cấp thời gian sử dụng lâu dài

Tuổi thọ chính xác của một pin nhiên liệu phụ thuộc vào cách sử dụng của nó vì pin cạn kiệt ở các tốc độ khác nhau tùy theo ứng dụng của chúng. Ví dụ, xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro có thể di chuyển trung bình 312 và 380 dặm trước khi tiếp nhiên liệu. Các ngăn chứa nhiên liệu trong các ô được thiết kế để sử dụng trọn đời, khoảng 150,000 đến 200,000 dặm. Khi hết tuổi thọ, pin nhiên liệu có thể được tháo rời và các thành phần có thể được tái chế.

Thời gian này dài hơn những gì xe điện (EV) cung cấp. Nhiệt độ bên ngoài không ảnh hưởng đến hiệu suất của pin nhiên liệu. Nó không bị hỏng trong thời tiết lạnh như khi sử dụng trong EV. Ưu điểm này của pin nhiên liệu hydro được khuếch đại khi kết hợp với thời gian sạc nhanh của chúng.

Pin năng lượng hydro mạnh hơn

Tế bào nhiên liệu là nguồn năng lượng mật độ cao với hiệu suất năng lượng tuyệt vời. Nhìn chung, hydro có hàm lượng năng lượng cao nhất trong bất kỳ loại nhiên liệu thông thường nào về mặt trọng lượng. Hydro lỏng và khí áp suất cao có mật độ năng lượng trọng lượng gấp ba lần LNG và dầu diesel, và năng lượng thể tích tương tự như khí tự nhiên.

Hiệu suất nhiên liệu cho phép sản xuất nhiều năng lượng hơn trên mỗi pound nhiên liệu. Ví dụ, một nhà máy điện đốt cháy truyền thống sản xuất điện ở hiệu suất 33-35% trái ngược với 65% của các pin nhiên liệu khác. Điều tương tự cũng xảy ra với xe cộ, nơi pin nhiên liệu hydro triển khai 40-60% năng lượng trong khi vẫn tiết kiệm 50% lượng nhiên liệu tiêu thụ.

Công nghệ pin hydro lý tưởng cho cộng đồng nông thôn

Các nhà máy điện ở nhiều quốc gia nằm xa trung tâm thành phố và cần có mạng lưới phân phối để đảm bảo điện được cung cấp ổn định cho người tiêu dùng. Tương tự như vậy, cần có các giải pháp cụ thể để cung cấp điện cho các cộng đồng nông thôn. Các nhà nghiên cứu đã tiết lộ rằng việc mở rộng điện đến những khu vực như vậy là không khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật.

Sự đơn giản và hiệu quả của pin nhiên liệu biến chúng thành nguồn năng lượng phù hợp cho các vùng nông thôn. Hoạt động của chúng độc lập với bất kỳ bộ phận chuyển động nào và có tuổi thọ cao, có thể lên đến 40,000 giờ. Ngoài ra, chúng có thể được xếp chồng lên nhau để phù hợp với các yêu cầu về công suất khác nhau.

Tận dụng lợi thế là pin nhiên liệu tạo ra nhiệt và điện cùng lúc, cả hai đều có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau. Ví dụ, nhiệt có thể được trích xuất và sử dụng cho thiết bị thông gió và điều hòa không khí (HVAC). Ví dụ, ở Nam Phi, 13% năng lượng được sử dụng để sưởi ấm không gian trong khi 32% được sử dụng cho nước nóng.

Pin nhiên liệu có thể hoạt động như nguồn điện dự phòng

Pin nhiên liệu hydro đã trở thành công nghệ đầy hứa hẹn để sử dụng trong các ứng dụng nguồn điện dự phòng. Nguồn điện dự phòng là việc sử dụng các nguồn điện thứ cấp để cung cấp điện trong trường hợp mất điện đột ngột. Điều này rất quan trọng đối với cơ sở hạ tầng như trung tâm dữ liệu, bệnh viện và mạng viễn thông. Pin năng lượng hydro cung cấp năng lượng đáng tin cậy cho cơ sở hạ tầng như vậy, với thời gian hoạt động cao và yêu cầu bảo trì thấp. Nhiều tổ chức trên toàn thế giới đang triển khai pin nhiên liệu để tận dụng tối đa các đặc quyền của họ.

Pin hydro có thể di chuyển được

Nguồn điện di động là điều cần thiết đối với các cá nhân và tổ chức làm việc trong nhiều lĩnh vực và việc phụ thuộc nhiều vào các cấu trúc điện lớn có thể gây ra những hạn chế về mặt di chuyển. May mắn thay, pin nhiên liệu đã xuất hiện như một giải pháp cho những nhu cầu này. Hệ thống nhiên liệu di động có trọng lượng dưới 10kg và cung cấp công suất dưới 5kW.

Nhỏ hơn pin nhiên liệu siêu nhỏ có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho điện thoại di động và máy tính xách tay và có lợi ích liên quan đến việc giảm trọng lượng và mật độ năng lượng khi so sánh với pin lithium-ion. Mặt khác, năng lượng di động quy mô lớn cho thấy triển vọng cho các ứng dụng xa xôi về mặt địa lý như trạm thời tiết.

Pin nhiên liệu có thể dân chủ hóa quyền lực

Sự phụ thuộc quá mức vào nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện đang làm cạn kiệt hệ thống năng lượng và gây ô nhiễm môi trường. Tế bào nhiên liệu cho phép sản xuất năng lượng phân tán giúp cộng đồng và các thực thể nhỏ hơn tạo ra nhiều điện hơn. Ngoài ra, việc giảm sự phụ thuộc vào lưới điện tập trung có thể giúp cá nhân và cộng đồng địa phương kiểm soát nhiều hơn, giúp giảm khả năng giá nhiên liệu hóa thạch tăng đột biến vào thời điểm nguồn cung khan hiếm.

Sản xuất điện phi tập trung bằng nhiên liệu hóa thạch giúp tăng cường khả năng phục hồi khi lưới điện gặp sự cố hoặc thiên tai, trong khi sản xuất điện cục bộ có nghĩa là các cơ sở và dịch vụ quan trọng có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi lưới điện tập trung bị gián đoạn.

Kết luận

Nghiên cứu đang được tiến hành tập trung vào việc xác định và phát triển công nghệ pin nhiên liệu để giảm chi phí và kéo dài tuổi thọ của các thành phần của ngăn xếp pin nhiên liệu như chất xúc tác, màng, tấm lưỡng cực và cụm điện cực màng. Các quy trình sản xuất khối lượng lớn và chi phí thấp cũng sẽ làm cho cấu trúc pin nhiên liệu có khả năng cạnh tranh về chi phí với các công nghệ thông thường.

Những loại pin nhiên liệu cải tiến này ngày càng giúp cung cấp năng lượng cho cộng đồng và các ngành công nghiệp cần điện. Khi công nghệ được cải thiện, chúng ta có thể thấy nó được khai thác ở nhiều lĩnh vực hơn nữa của xã hội.

Nếu bạn đang tìm kiếm nguồn công nghệ pin nhiên liệu mới nhất, hãy duyệt qua hàng ngàn lựa chọn từ các nhà cung cấp đáng tin cậy trên AliExpress.