Nguồn điện liên tục(pin nhiên liệu

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của pin nhiên liệu2.1: cấu tạo của pin nhiên liệuPin nhiên liệu có cấu tạo đơn giản bao gồm ba lớp nằm trên nhau:– Lớp thứ nhất là điện cực nhiên liệu – ano

lOMoARcPSD|39270540 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Nguồn điện liên tục (pin nhiên liệu) Môn học: ………Hóa Lý Mã môn: …CT6080002 Lớp: ……… Hóa 2 Khóa ……16 Họ tên SV: ……Nguyễn Ngọc Đức Mã SV:…2021606392 Họ tên SV:…………Vũ Hải Hà Mã SV:…2021604972 Họ tên SV: ….Trần Thị Tuyết Mai Mã SV:…2021608518 Họ tên SV: … Chu Nguyễn Ân Lai Mã SV:…2021608331 Họ tên SV: …… Lê Văn Đồng Mã SV: …2021606095 Họ tên SV: …… Bùi Hải Long Mã SV: …2021604575 Họ tên SV: … Nguyễn Thị Hòa .Mã SV: …2021608440 Họ tên SV: ……Phạm Trung Hiếu Mã SV: …2021606000 Họ tên SV:……Nguyễn Hữu Mạnh Mã SV: …2021605415 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Hà Nội – 2022 2 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Mục Lục I Khái niệm pin nhiên liệu 3 II Cấu tạo và nguyên lý làm việc của pin nhiên liệu .4 III Một số loại pin nhiên liệu 6 - Pin nhiên liệu kiềm (AFC) .6 - Pin nhiên liệu dùng màng polymer rắn làm chất điện giải (PEMFC) .7 - Pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC) 9 - Pin nhiên liệu dùng axit phosphoric (PAFC) 10 - Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) 11 - Pin nhiên liệu cacbonat nóng chảy (MCFC) .13 IV Ứng dụng của pin nhiên liệu .15 3 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 I Khái niệm Nhiên liệu hydro/pin nhiên liệu là gì? Pin nhiên liệu là một thiết bị chuyển hóa nhiên liệu như khí hydro, rượu, xăng, hay khí metan trực tiếp thành dòng điện Pin nhiên liệu hydrogen tạo ra được dòng điện mà không gây ra bất kỳ sự ô nhiễm nào, vì sản phẩm tạo ra là nước tinh khiết Pin nhiên liệu hydrogen được sử dụng cho tàu du hành vũ trụ và các ứng dụng kỹ thuật cao khác hay những nơi cần tránh sự ô nhiễm, hay nơi cần nguồn năng lượng có hiệu quả cao Ưu và nhược điểm của pin nhiên liệu: Ưu điểm: * Hiệu suất cao: Các pin nhiên liệu thường có hiệu suất cao hơn so với động cơ nhiệ ủa chu trình Carnot Nếu chỉ sản xuất điện thì đạt 40% (bằng nhiệt điện), nếu là cụm nhiệt điện thì có thể đạt tới 90% Hiệu suất này ít thay đổi theo công suất phát * Đơn giản: Do chuyển đổi trực tiếp năng lượng từ nhiên liệu nên pin có cấu tạo rất đơn giản * Thân thiện với môi trường: Lượng chất thải độc hại thấp, sản phẩm của pin nhiên liệu hydro là nước tinh khiết do đó sự hao mòn được giảm thiểu, nó có thể coi là nguồn năng lượng xanh và sạch * Yên lặng: Không gây tiếng ồn khi hoạt động, hoàn toàn yên lặng trong quá trình vận hành * Thời gian nạp nhiên liệu nhanh: Chỉ cần nạp trực tiếp nhiên liệu vào bình là sử dụng được ngay Khác với pin truyền thống phải nạp điện trong thời gian dài mới dùng được * Thuận tiện: Có thể đặt nhà máy cấp điện dùng pin nhiên liệu ở một địa phương bất kỳ mà không làm thay đổi kiến trúc và phá hủy các công trình sẵn có, không phá hoại môi trường Năm 1973, tại 37 bang ở Canada và Mĩ, người ta đã lắp đặt 60 tổ hợp pin nhiên liệu chạy bằng khí đốt tự nhiên, công suất 12.5kW cho mỗi trạm Với kỹ thuật hiện nay, người ta có thể xây dựng nhà máy cấp điện dùng pin nhiên liệu với giá thành thiết bị lắp đặt là 350 – 450 USD/kW 4 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Nhược điểm: - Giá thành cao: Hệ thống pin nhiên liệu khoảng 20.000$ trên một đơn vị kW nên sản phẩm chưa được thương mại hóa rộng rãi - Mức độ an toàn: Hệ thống tồn trữ, cung cấp nhiên liệu chưa thật đơn giản và an toàn, nhất là nhiên liệu hydro rất dễ gây ra cháy nổ - Nhiệt độ làm việc: Một số loại pin nhiên liệu hoạt động ở nhiệt độ khá cao II Cấu tạo và nguyên lý làm việc của pin nhiên liệu 2.1: cấu tạo của pin nhiên liệu Pin nhiên liệu có cấu tạo đơn giản bao gồm ba lớp nằm trên nhau: – Lớp thứ nhất là điện cực nhiên liệu – anode – Lớp thứ hai là chất điện giải dẫn proton – màng – Lớp thứ ba là điện cực khí oxy – cathode Hai điện cực được làm bằng chất dẫn điện (kim loại, than chì, …) Trên bề mặt các điện cực có phủ một lớp chất xúc tác Chất xúc tác làm bằng bột platinum, phủ rất mỏng lên giấy than hoặc vải than, rất nhám và rổ với những lỗ rất nhỏ Mặt nhám tiếp xúc với khí hydro và oxy, mặt phẳng mềm tiếp xúc với tác nhân hóa học Chất điện giải được dùng từ nhiều chất khác nhau tùy thuộc vào loại của pin: có loại ở thể rắn, có loại ở thể lỏng và có cấu trúc màng Vì một pin riêng lẻ chỉ tạo được một điện thế rất thấp cho nên tùy theo điện thế cần dùng thì nhiều pin được ghép lại với nhau, tức là chồng lên nhau Người ta thường gọi sự chồng lớp lên nhau như vậy là stack Ngoài ra, hệ thống đầy đủ cần có các thiết bị phụ trợ như máy nén, máy bơm, để cung cấp các khí đầu vào, máy trao đổi nhiệt, hệ thống kiểm tra các yêu cầu, sự chắc chắn của vận hành máy, hệ thống dự trữ và điều chế nhiên liệu 5 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 2.2: Nguyên lý làm việc Về phương diện hóa học pin nhiên liệu là phản ứng ngược lại của sự điện phân Trong quá trình điện phân, nước bị tách ra thành khí hydro và oxy nhờ vào năng lượng điện Pin nhiên liệu lấy hai chất này biến đổi chúng thành nước và tạo ra dòng điện ở mạch ngoài Nhiên liệu (khí H2) được dẫn liên tục vào điện cực anode; còn chất oxy hóa, thông thường là oxy, được đưa vào cathode * H2 đi qua màng xúc tác dưới tác dụng của áp suất Khi một phân tử H2 đến tiếp xúc Pt, sẽ bị phân tách thành 2H+ và 2e- Phản ứng tại anode: H2 -> 2H+ +2e- *Các proton H+ di chuyển trong chất điện giải xuyên qua màng đi đến cathode Các điện tử được giải phóng đi từ anode qua mạch bên ngoài về cathode kết hợp với khí oxy và các ion H+ sinh ra nước đồng thời tạo ra dòng điện ở mạch ngoài Phản ứng tại cathode: 1/2O2 + 2e- + 2H+ -> H2O *Phản ứng tổng quát trong pin nhiên liệu: H2 + 1/2 O2 -> H2O 6 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 III Một số loại pin nhiên liệu Dung dịch điện ly quyết định phản ứng diễn ra trên bề mặt điện cực cũng như loại ion dẫn điện trong pin nhiên liệu Dựa vào dung dịch điện ly, có thể phân loại pin nhiên liệu như sau: - Pin kiềm (AFC); - Pin màng điện ly polymer (PEMFC); - Pin methanol (DMFC); - Pin acid phosphoric (PAFC); - Pin oxide rắn (SOFC) - Pin carbonate nóng chảy (MCFC); Nhiệt độ và thời gian vận hành quyết định yêu cầu đối với các tính chất hóa lý và cơ nhiệt của vật liệu sử dụng trong các bộ phận cấu thành pin (điện cực, dung dịch điện ly, bộ phận kết nối, bộ phận tập hợp dòng điện…) 1 Pin nhiên liệu kiềm (AFC) Đây là loại pin nhiên liệu sử dụng chất điện giải là kiềm được dùng trong chương trình Không Gian Hoa Kỳ (NASA) từ năm 1960 Năng suất của AFC sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều nếu ô nhiễm Do đó, AFC cần phải có hydro và oxy tinh khiết Nhiệt độ hoạt động 600C – 900C Ngoài ra, thiết kế loại pin này rất tốn kém cho nên không thể nào tung ra thị trường cạnh tranh với các loại pin nhiên liệu khác Hiệu suất pin cao 7 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Dung dịch và chất cấu tạo AFC là pin nhiên liệu được chế tạo, nghiên cứu phát triển sớm nhất và đã từng được NASA sử dụng trong các chương trình không gian như đội tàu con thoi và các du thuyền Apolo Theo nghiên cứu, quá trình oxi hóa trong môi trường kiềm tốt hơn trong môi trường axit, đồng thời KOH có độ dẫn điện tốt nhất trong các hidroxit kiềm nên KOH được chọn làm chất điện li cho pin AFC Pin kiềm được sử dụng phổ biến nhờ vào ưu điểm tiện dụng của mình Pin kiềm sử dụng chất điện phân là chất kiềm KOH, sở hữu mức năng lượng vượt trội, có nội trở nhỏ hơn và khả năng chịu tải cao hơn hẳn các loại pin khác 2 Pin nhiên liệu dùng màng polymer rắn làm chất điện giải (PEMFC) PEMFC sử dụng màng polymer rắn làm chất điện giải nên giảm sự ăn mòn và dễ bảo dưỡng Nhiệt độ hoạt động 500C- 800C Loại pin này được sản xuất nhiều nhất để sử dụng cho các phương tiện vận tải vì công suất lớn, nhiệt độ vận hành thấp và ổn định Tuy nhiên, sản phẩm tham gia phản ứng phải có độ tinh khiết cao 8 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Dung dịch và chất cấu tạo  Cực dương, có vài công việc chính: dẫn những điện tử tách ra từ phân tử hydro để được sử dụng cho mạch điện bên ngoài Nó có những đường gạch rất nhỏ, rất đều đặn để khí hydro được phân bố đều trên mặt bằng khi gặp chất xúc tác  Cực âm, trên mặt cũng có những đường gạch như cực dương, có bổn phận dẫn khí oxy tới mặt của chất xúc tác Đồng thời nó cũng dẫn những điện tử sau khi phản ứng từ mạch điện ngoài, nhập lại với ion hydro và oxy tạo ra nước tinh khiết  Hệ màng - điện cực (MEA): là một bộ phận rất quan trọng cho quá trình phản ứng hóa học trong pin nhiên liệu, làm từ polymer đã được sulfon hóa, nhìn giống như miếng chất dẻo gói thức ăn trong bếp Màng chất dẻo mỏng ngăn được khí nhưng lại dẫn proton Màng được gắn các nhóm chức axit cho phép các proton ở cực dương đi qua, và ngăn chặn điện tử đi ngang qua nó 9 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540  Chất xúc tác: một chất hóa học đặc biệt làm cho phản ứng của oxy và hydro xảy ra dễ dàng hơn Đặc biệt, nó làm thay đổi trạng thái hóa học của hydro và oxy nhưng không bao giờ tự thay đổi Chất này có giá thành cao, làm bằng bột bạch kim, phủ rất mỏng lên giấy than, hoặc vãi than, rất nhám và rỗ với những lỗ rất nhỏ Mặt nhám tiếp xúc với khí hydro và oxy, mặt phẳng mềm tiếp xúc với mạng tác nhân hóa học Đặc điểm Vì loại màng này chỉ hoạt động khi có chứa một lượng nước nhất định, các tế bào chỉ hoạt động ở nhiệt độ dưới 100°C (khoảng 176 °F, hay 80 °C) Đây là nhiệt độ rất thấp so với những loại pin nhiên liệu khác, cho nên nó hâm nóng rất nhanh chóng và không đòi hỏi nhiều cấu trúc phức tạp và tốn kém Tuy nhiên, vì ở nhiệt độ thấp, người ta phải cần dùng đến các chất xúc tác để đưa phản ứng vào hoạt động Ở môi trường có độ chua và tính ăn mòn cao nên các chất xúc tác phải được làm bằng các kim loại quý như platin hoặc hợp kim của platin Mặc dù dễ bị oxit cacbon làm hỏng nhưng bù lại loại tế bào nhiên liệu này có thể được vận hành với oxy trong không khí 3 Pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC) DMFC sử dụng nhiên liệu là methanol, hoạt động ở nhiệt độ 300C – 1300C, không đòi hỏi một bộ chuyển đổi nhiên liệu bên ngoài DMFC có hiện tượng methanol bị thấm qua màng nên hiệu suất bị giảm Bao gồm hai loại: pin nhiên liệu kiềm và pin nhiên liệu acid 10 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Dung dịch và chất cấu tạo Đặc điểm đặc trưng là hydro bị oxi hóa ở anot, được sinh ra trực tiếp từ metanol Metanol rất khó phản ứng với hidro giống như glycol, ammoniac hay hydrazin; và đây cũng là chất độc Tuy nhiên việc vận hành trực tiếp từ metanol có ưu điểm do nó là một hidrocacbon tồn tại ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ bình thường, và là sản phẩm của khí tự nhiên Cũng có khả năng điều chế chất này từ dầu mỏ hay than đá Nhiệt độ sôi của metanol ở áp suất khí quyển là dưới 65°C, khiến cho nhiệt độ vận hành của máy chừng 60-70°C để tránh được áp suất khí quá lớn Đặc điểm Chất đốt là một hỗn hợp của nước và metanol Cơ chế phản ứng rất phức tạp, với sự xuất hiện của chất hấp thụ như là HCOH, HCOOH Nếu phản ứng này có chất xúc tác Pt/Ru, phản ứng có thể xảy ra với giai đoạn có chứa các hợp chất như PtCOH, PtCO là những chất độc Rutheni được cho thêm để cho hạn chế sự độc hại Các phản ứng điện hóa tạo ra một điện thế bên anode Ea = 0,016 V Bên cực cathode, oxy đóng vai trò là chất oxi hóa theo Điện thế ở cực cathode là Ec = 1,23 V Tổng cộng lại, điện thế tương ứng là 1,21 V trong điều kiện tiêu chuẩn (25°C và dưới 1 bar) 11 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Theo lý thuyết, có thể đạt đến hiệu suất phát điện là 96% Tuy nhiên, còn các giới hạn khiến hiệu suất bị giảm trên thực tế Một phần, phản ứng oxi hóa luôn luôn không hoàn toàn, có thể tạo ra HCOOH và HCOH Mặt khác, các thế điện cực thì rất khác với lý thuyết, do sự quá điện áp (0,3 V ở anode và 0,4 V ở cathode) Những sản phẩm trung gian của những phản ứng (HCCOH) cũng là các chất dễ gây nhiễm độc Những chất xúc tác đủ mạnh để oxi hóa methanol và bền ở 60°C chủ yếu là những hợp kim mang tính bazơ của bạch kim (Pt-Sn, Pt-Re, Pt-Ru) Sự bốc hơi của CO2 cần thiết cho sự thanh lọc khí trước khi loại trừ nó khí quyển Nhiệt độ vận hành của pin nhỏ nên nó khởi động nhanh 4 Pin nhiên liệu dùng axit phosphoric (PAFC) Loại pin nhiên liệu này dùng acid phosphoric, có rất nhiều hứa hẹn sẽ thành công trong thị trường nhỏ như máy phát điện tư nhân Loại này chỉ hoạt động với nhiệt độ 1500C- 2000C cao hơn PEMFC cho nên phải tốn nhiều thời gian hâm nóng Vì vậy, nó sử dụng nhiều nhiên liệu hơn và không thể đưa vào thị trường xe ô tô PAFC không bị thoái hóa chất điện phân do carbon dioxide gây ra trong 12 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 tế bào nhiên liệu kiềm, và do đó có thể sử dụng khí cải tạo có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch, mặc dù chất xúc tác bạch kim đắt tiền là cần thiết để thúc đẩy các phản ứng điện cực  Do đó, nó có thể tận dụng khí đốt thành phố (dựa trên khí đốt tự nhiên) và nhiên liệu hiện có khác cơ sở hạ tầng Tuy nhiên, khi CO tồn tại ở nồng độ cao, như trong khí hóa than, chất xúc tác bạch kim được sử dụng trong các điện cực bị nhiễm độc, dẫn đến hiệu suất xuống cấp, do đó việc sử dụng các nhiên liệu như vậy là không thực tế nếu không có biện pháp hữu hiệu loại bỏ CO Điều này tạo ra một hạn chế bổ sung Nhiệt độ hoạt động là khoảng 200 °C (473 K)  Do đó, nếu tế bào được thiết kế sao cho nó không tiếp xúc trực tiếp với axit photphoric, đồng, sắt và kim loại khác có thể được sử dụng Ngoài ra, để cung cấp cho lớp chất xúc tác điện cực với đặc tính chống thấm nước, nhựa florua (PTFE) hoặc chất hữu cơ chịu nhiệt cao khác vật liệu cũng có thể được sử dụng Để loại bỏ nhiệt sinh ra từ điện cực phản ứng, bản thân pin nhiên liệu được làm mát bằng nước như đã đề cập ở trên Có sẵn nhiệt thải ở dải nhiệt độ dưới 200 °C; mà không thể chỉ được sử dụng để sưởi ấm không gian và sưởi ấm nước, nhưng cũng có thể được chiết xuất một phần dưới dạng hơi nước và được sử dụng làm nguồn nhiệt của thiết bị làm lạnh để làm mát 5 Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) Năng suất SOFC tương đối cao, có thể sử dụng hơi nước với sức ép cao nạp vào turbin sản xuất thêm điện năng SOFC không bị nhiễm độc bởi CO do không sử dụng chất xúc tác Pt Ở nhiệt độ cao, quá trình tách hydro ra khỏi nhiên liệu xảy ra dễ dàng Yêu cầu về sự tinh khiết đối với nhiên liệu thấp Loại pin nhiên liệu này rất thích hợp cho những công nghệ lớn như nhà máy phát điện Tuy nhiên, việc thiết kế pin phức tạp, yêu cầu bảo dưỡng nhiều hơn Hoạt động ở nhiệt độ quá cao khoảng 7000C- 1000 C 0 nên độ tin cậy trong suốt quá trình này không được đảm bảo Vì lý do an toàn mà SOFC không thể đưa vào thị trường 13 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của SOFC - 3 tấm vật liệu cathode, anod, electrolyte được ghép lại với nhau Bên buồng cathode, khí O2 đi vào và bị khử ở điện cực cathode tạo ion O2- Ion này được dẫn qua lớp electrolyte (chất điện li dẫn oxy) và đến điện cực anot Tại anod, dòng nhiên liệu (H2, CO, hydrocarbon) sẽ phản ứng với O2- tạo nước, CO2 và giải phóng electron Electron di chuyển từ anode sang cathode, tạo ra dòng điện - Nếu electrolyte (chất điện ly) là chất dẫn proton, H2 bên anod sẽ bị oxit hóa ở điện cực tạo H+ và electron H+ được dẫn qua electrolyte đến cathode Tại cathode H+ phản ứng với O2 + electron tạo nước Electron di chuyển từ anode sang cathode tạo dòng điện + Phản ứng anode: H2 + O2- → H2O + 2e- + Phản ứng cathode: ½ O2 + 2e- → O2- + Áp dụng: Kết hợp nhiệt và điện cho các trạm điện phân cấp và cho các phương tiện giao thông (tàu hỏa, tàu thủy…) + Công suất hoạt động: Nhà máy nhỏ 100 - 250kW + Điện tích mang trong dung dịch điện ly: O2- 14 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Đặc điểm - Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) sử dụng hợp chất gốm cứng của kim loại (như canxi hoặc zirconi) làm chất điện giải Hiệu suất khoảng 60% và nhiệt độ hoạt động là khoảng 1.0000C (khoảng 1800 oF) 6 Pin nhiên liệu cacbonat nóng chảy (MCFC) Loại pin nhiên liệu này cũng giống như SOFC, chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao, khoảng 6000C – 6500C MCFC thích hợp cho công nghệ lớn như nhà máy phát điện, sử dụng hơi nước để chạy turbin Với tầm hoạt động trong nhiệt độ tương đối thấp, MCFC sử dụng ít chất liệu hóa học khác lạ và giá thiết kế thấp hơn SOFC Tuy nhiên, tính bền của pin không cao Pin hoạt động ở nhiệt độ cao nên dễ bị ăn mòn và sự đánh thủng các thành phần nhanh dần -Pin nhiên liệu kiềm: CO2 được giữ lại bởi chất điện giải ăn da (như KOH, NaOH) tạo thành carbonate trung tính Không cần nhiều chất xúc tác kim loại quý – Pin nhiên liệu acid: CO2 được rút hết ra ngoài Chất điện giải vẫn không đổi nếu thực hiện việc quản lý nước phù hợp 15 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Dung dịch và chất cấu tạo Nhiên liệu tương thích với MCFC bao gồm khí đốt tự nhiên, khí sinh học và khí đốt được sản xuất từ than đá Hidro trong khí phản ứng với các ion cacbonat từ chất điện phân để tạo ra nước, carbon dioxide, electron và một lượng nhỏ các chất hóa học khác Các electron di chuyển qua mạch ngoài tạo ra điện và quay trở lại catot Ở đó, oxy từ không khí và carbon dioxide được tái chế từ cực dương phản ứng với các electron để tạo thành các ion cacbonat bổ sung chất điện phân, hoàn thành mạch Các phản ứng hóa học đối với hệ thống MCFC có thể được biểu diễn như sau: Phản ứng ở cực dương: CO32− + H2 → H2O + CO2 + 2e - Phản ứng catot: CO2 + ½O2 + 2e- → CO32− Phản ứng tổng thể của tế bào: H2 + ½O2 → H2O Đặc điểm MCFC có một số lợi thế so với các công nghệ pin nhiên liệu khác, bao gồm khả năng chống lại tạp chất Chúng không dễ bị "kết dính carbon", tức là sự tích tụ carbon trên cực dương dẫn đến giảm hiệu suất do làm chậm quá trình cải tạo nhiên liệu bên trong Như với SOFC, nhược điểm của MCFC bao gồm thời gian khởi động chậm vì nhiệt độ hoạt động cao Điều này làm cho hệ thống MCFC không phù hợp với các ứng dụng di động và công nghệ này rất có thể sẽ được sử dụng cho mục đích pin nhiên liệu tĩnh Thách thức chính của công nghệ MCFC là tuổi thọ ngắn của tế bào Nhiệt độ cao và chất điện phân cacbonat dẫn đến ăn mòn cực dương và cực âm Những yếu tố này đẩy nhanh sự xuống cấp của các thành phần MCFC, làm giảm độ bền và tuổi thọ của tế bào Các nhà nghiên cứu đang giải quyết vấn đề này bằng cách khám phá các vật liệu chống ăn mòn cho các thành phần cũng như thiết kế pin nhiên liệu có thể tăng tuổi thọ của pin mà không làm giảm hiệu suất Các nhiên liệu giàu carbon như khí đốt từ than đều tương thích với hệ thống Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tuyên bố rằng bản thân than đá thậm chí có thể là một lựa chọn nhiên liệu trong tương lai, giả sử rằng hệ thống này có thể được chế tạo để chống lại các tạp chất như lưu huỳnh và các hạt do chuyển hóa than thành hidro 16 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Các loại pin điện khác nhau đã và đang được phát triển IV Ứng dụng của pin nhiên liệu 4.1: Ứng dụng trong quân sự và giao thông: Pin nhiên liệu nhẹ và hiệu quả hơn ắc quy đồng thời đáng tin cậy và ít ồn ào hơn động cơ Diesel Do đó, giới quân sự và ngành du hành vũ trụ quan tâm đến công nghệ này rất sớm Một số tàu thuyền trên biển cũng dùng pin nhiên liệu Máy bay sử dụng pin nhiên liệu của Đức Điều lý thú là bản thân pin nhiên liệu không chỉ cung cấp năng lượng mà còn cung cấp nước uống siêu sạch cho các phi hành gia vì nước là chất thải của pin 17 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 nhiên liệu hydro Tại Mỹ, chính quyền thành phố Chicago đã cho một số loại xe buýt chạy thử nghiệm pin nhiên liệu Xe sử dụng pin nhiên liệu Hãng Honda của Nhật Bản cũng cho ôtô chạy thử pin nhiên liệu từ nước Energy Visions Inc (EVI) cũng đã Màng Động cơ điện Anode Cathode Năng lượng điện Pin Bể chứa H2 Bảng DMFC Bộ điều chỉnh Mạch điều khiển Pin Li ion Hệ thống pin nhiên liệu siêu nhỏ sản xuất DMFC với công suất 300W có thể cung cấp cho các phương tiện về quân sự Mục đích của EVI là thử nghiệm và đưa ra thị trường những phương tiện nhỏ như xe đánh golf, mô tô, xe đạp điện IV.2 Ứng dụng trong các thiết bị điện tử, sinh hoạt gia đình Pin nhiên liệu cho điện thoại, máy vi tính 18 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Pin nhiên liệu cho điện thoại: Sản phẩm do Toshiba chế tạo có tên Dynario hiện mới được tung ra với số lượng có hạn là 3.000 chiếc với giá khoảng 320 USD mỗi chiếc Hiệu suất năng lượng của loại pin này có thể tăng thời lượng sử dụng cho điện thoại, máy nghe nhạc lên gấp 3 lần Người dùng pin Dynario mua nhiên liệu methanol với giá 35 USD cho 5 lần sạc Dynario sử dụng phần pin chính lithium ion để lưu năng lượng được tạo ra từ chất lỏng Thiết bị to bằng bàn tay này nặng khoảng 280 gram khi trống rỗng Sony ra mắt pin nhiên liệu siêu nhỏ đầu tiên: Loại pin này có kích thước 50×30mm, có thể nằm gọn trong lòng bàn tay Đây là công nghệ kết hợp với công nghệ pin lithium-polymer, pin dự phòng, kiểm soát vòng thích hợp ứng dụng cho các thiết bị di động trong tương lai Nó sử dụng methanol làm nhiên liệu và kết hợp với hệ thống bơm tổng hợp để điều chỉnh năng lượng cần thiết dùng cho thiết bị Hãng Sony khẳng định với chỉ 10ml methanol sẽ tạo ra nguồn năng lượng đủ để cho các thiết bị di động chạy các chương trình chiếu phim suốt 14 giờ Dự kiến, với bộ pin nhiên liệu có kích thước siêu nhỏ này, Sony sẽ tạo ra một cuộc cách mạng mới cho dòng pin nhiên liệu của các thiết bị di động tương lai Pin nhiên liệu siêu nhỏ 19 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Các tài liệu tham khảo 1 https://devi-renewable.com/technology/khai-niem-nguyen-ly-hoat-dong- cua-pin-nhien-lieu/? fbclid=IwAR0dzLuPzIx4jTtBmQcTaWJi5IcyZ9LGFwPTTTvr162NZU 6pk0Scez7oSik 2 https://devi-renewable.com/technology/phan-loai-va-ung-dung-pin- nhien-lieu/?fbclid=IwAR3Qa0Urx9mtJ0LC_Y3tZ- A2Ee_D2zadUwkBL1OFzqKkC50BHKdep15Rf8M 3 file:///C:/Users/Admin/OneDrive/M%C3%A1y%20t%C3%ADnh/pin- Nguyen-Thi-Le-Hien.pdf 4 https://ipvietnam.gov.vn/sach-tap-chi-va-tai-lieu-tham- khao/-/asset_publisher/5hGA1SMJFnhf/content/xu-huong-bao-ho-sang- che-trong-linh-vuc-pin-nhien-lieu?inheritRedirect=false#:~:text=Pin %20nhi%C3%AAn%20li%E1%BB%87u%20c%C3%B3%20c %E1%BA%A5u,%E2%80%93%20cat%E1%BB%91t%20(c %E1%BB%B1c%20%C3%A2m) 5 https://robocon.com.vn/linh-kien/pin-nhien-lieu-la-gi-cau-tao-nguyen-ly- hoat-dong-va-ung-dung.html 6 Direct Methanol Fuel Cell - an overview | ScienceDirect Topics 7 Direct Methanol Fuel Cells 8 The Anode in the Direct Methanol Fuel Cell 9 https://en.wikipedia.org/wiki/Proton-exchange_membrane_fuel_cell 10 https://fuelcellsworks.com/knowledge/technologies/pemfc/ 11 https://dost.hochiminhcity.gov.vn/documents/518/201707260326499628Tong_quan_pin_nhien_lieu.pdf 12 https://123docz.net/trich-doan/2538826-pin-nhien-lieu-oxit-ran-sofc- solid-oxide-fuel-cells.htm 13 https://sti.vista.gov.vn/tw/Lists/TaiLieuKHCN/Attachments/326678/CVv 465V19S32021012.pdf 20 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com)