KHÁI QUÁT VỀ PIN NHIÊN LIỆU (FUEL CELL)
Bốn thành tố cơ bản của một pin nhiên liệu công nghệ PEM (Proton Exchange Membrane)
Khi hydrogen tiếp xúc với chất xúc tác, hydrogen sẽ chia tách thành các proton và các electron. Proton sau đó sẽ thẩm thấu qua lớp màng lọc sử dụng công nghệ PEM (Proton Exchange Membrane) mà không bị cản trở và bị hút về phía cathode; trong khi đó các electron bị cản lại buột phải đi qua mạch điện ngoài. Khi các electron đi qua mạch điện ngoài, chúng sẽ cung cấp điện năng làm sáng bóng đèn hoặc truyền động cho động cơ. Cuối cùng, các proton của hydrogen và các electron sẽ hợp nhất và cùng với oxygen tạo thành nước ở cuối chu kì.
Chu trình
1. Khí hydro sẽ đi vào hệ pin năng lượng từ phía anode, nơi các tế bào điện hóa (electrochemical) với điện thế sẽ hút chúng về phía các tấm chất xúc tác.
2. Khi các phân tử hydro tiếp xúc với bạch kim (platinum) nơi các tấm xúc tác, chúng sẽ tách thành 02 proton H+ và 02 electron e-.
3. Cùng lúc đó, phía cathode của bộ pin năng lượng, oxygen sẽ được phóng qua các tấm xúc tác, và oxygen sẽ tách thành 02 nguyên tử oxy. Những nguyên tử oxy này tích điện tích âm mạnh sẽ kéo 02 hydrogen proton đi qua lớp màng lọc (membrane).
4. Các electron sẽ đồng thời từ anode qua mạch điện và trở về cathode.
Cấu tạo pin năng lượng (fuel cell module)
Tất cả những phản ứng này xảy ra tại các tế bào pin (cell stack). Các tế bào pin này được tích hợp trong một hệ thống lớn hơn bao gồm cả nhiên liệu đầu vào, nước hợp thành sau phản ứng, các bộ phận kiểm soát khí, làm mát, các phần cứng và phần mềm. Hệ thống pin năng lượng này có nhiều kích cỡ và được sử dụng tùy vào các ứng dụng khác nhau; từ các ứng dụng trong các phương tiện vận tải cho đến công nghiệp, nguồn dự phòng cho lưới điện.
Ưu điểm công nghệ pin năng lượng
Fuel cell sử dụng nguyên tắc chuyển đổi năng lượng trực tiếp theo kiểu hóa-điện, tránh được hiện tượng tắc nghẽn về nhiệt (thermal bottleneck, law of thermodynamic); và vì thế cho nên, công nghệ này mang lại hiệu suất cao hơn hẳn động cơ đốt trong (hóa-nhiệt-cơ).
Nước hợp thành được sản sinh vào cuối chu trình hẳn nhiên sẽ không gây tổn hại môi trường.
Pin năng lượng không có nhiều cơ cấu chuyển động như động cơ đốt trong nên sẽ có độ tin cậy, tuổi thọ và ít duy tu bảo dưỡng hơn.
Nếu hydrogen được trích xuất bằng các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió hay thủy điện thì chu trình này hoàn toàn không sinh ra khí thải carbon. Và ta có thể nói đây là công nghệ “zero emission”.
Đặng Ngữ dịch
0 nhận xét:
Đăng nhận xét