0 1 1 W com H m p E RT p (2.14)
- Vớiăm lƠăkh iăl ngăhydro, WH lƠăphơnătửăl ngăc aăhydro, lƠătỷăs ănhi tă
dung riêng ( = 1,4), plƠăápăsu tăc aăhydrogen, và p0 là ápăsu tăkhôngăkhí.ăSựătiêuă th ănĕngăl ngănƠyăcǜngăđ cătrìnhăbƠyă ăhình 2.8. Hình trên choăth yărằngăkho ngă 20%ănĕngăl ngăhydrogenăph iăđ cădùngăđểănénănóătớiăápăsu tăcao.ăTínhăthêmăhi uă su tă c aă máyă nénă vƠă motoră đi n,ă thìă nóă đ că ớcă tínhă kho ngă 25%ă nĕngă l ngă hydrogenăđ cădùng.
Ch aăđựngăkhíătạiă ăápăsu tăvƠiătrĕmăatm nên yêuăcầuăthùngăch aăph iăr tăbền.ă Đểă giữă trọngă l ngă ă m că th pă cóă thểă vƠă thểă tíchă vừaă ph i,ă nhữngă thùngă ch aă hydrogenă ngƠyă nayă đ că ngă d ngă trênă ôă tôă sửă d ngă v tă li uă h nă h pă nh ă s iă cacbon.ăVìăv y, chiăphíăchoămộtăthùngăch a hydrogenănénăcóăthểăr tăcao.
Nhữngăm iănguyăhiểmăc aăsựănénăhydrogenătrênăt mămạchăc aăxeăph iăđ că đ aăvƠoăxemăxét.ăBênăcạnhănhữngănguyăhiểmăc aăsựăròăr ădoănhữngăv tăn tătrongă
thành thùng ch a,ă đ mă lƠmă kín,… thìă cóă mộtă v nă đềă đóă lƠă sựă thẩmă th uă c aă hydrogenăxuyênăquaăv tăli uăc aăthƠnhăthùngăch a.ăPhơnătửădihydrogenăquáănh ăđ nă m cmƠănóăcóăthểăkhu chătánăxuyênăquaămộtăvƠiăv tăli u.
ThêmăvƠoă đó,ă mộtăthùngănénăkhíăcóăkh ănĕngătr ăthƠnhă mộtăqu ă bomătrongă tr ngăh păb ătaiănạn.ăS ănguyăhiểmăh nătrongătr ngăh pălƠăhydrogen,ănóăcóăphạmă viăcháyăn ăr tărộngălớnătrongăkhôngăkhíătừă4% tớiă77%vƠăcóăkh ănĕngăhòaătrộnăvớiă khôngăkhíăr tănhanhăchóng.ăĐiềuănƠyăđ căsoăsánhăvớiăxĕng,ăcóăphạmăviăcháyăn ăch ă từă1% đ nă6%ăvƠălƠămộtăch tăl ng.ăMộtăđiềuănênăđ căch́ăýărằngăhydrogenăcóămộtă nhi tăđộătựăb căcháyăcaoăkho ngă571 0C,ătrongăkhiăxĕngătựăb căcháyătạiănhi tăđộă kho ngă2200Cănh ngăph iăđ căhóaăh iătr ớc.
Choăđ năbơyăgi ,ăkỹăthu tănénăhydrogenăđểădựătrữătrênăt mămạchăv nălƠămộtă nhi măv ăkhóăkhĕnăđ iăvớiăvi că ngăd ngătrênăxe.
LƠmăl nhăsơuăhóaăl ngăhydrogen:
Gi iăphápăkhácăđểădựătrữăhydrogenătrênăt mămạchăc aăxeălƠăhóaăl ngăkhí tạiă nhi tă độă lạnhă sơuă (-259,2 0C).ă Vìă v y, hydrogenă đ că dựă trữă d ớiădạng chung là
ắLH2”.ăThi tăb ădựătrữăLH2b ă nhăh ngădoănhữngăv năđềăvềătỷătrọngăgi ngănh ă nhă h ngă sựă nénă hydrogen.ă Thựcă v y,ă tỷă trọngă c aă hydrogenă l ngă r tă th pă vƠă 1ă lítă hydrogenăl ngăch ănặngă71x10-3 kg.ăTỷătrọngăth pănƠyăd năđ năk tăqu ălƠănĕngăl ngă đạtăđ căkho ngă8,52x106 J choăm iălítăhydrogenăl ng.
Đểăch aăđựngăch tăl ngătạiănhi tăđộăr tăth pănh ă-259,2 0CălƠămộtătháchăth că đ iăvớiăkỹăthu t.ăNóăđòiăh iămộtăthùngăch aălớnăđ căb oăv ăđểăgi măđ năm căt iă thiểuănhi tătruyềnătừămôiătr ngăkhôngăkhíăđ n ch tăl ngăvƠăvìăth ăngĕnăc nănóăsôi.ă Ph ngăphápăth ngăsửăd ngălƠălƠmămộtăbìnhăch aăđ căb oăv ăr tăkỹăvƠălƠmăchoă nóăđ ălớnăđểăch ngălạiăápăsu tătừămộtăvƠiăsựăbayăh i.ăÁpăsu tăd ăsauăđóăđ căgi iă phóngăraăkhíăquyểnăbằngămộtăvanăanătoƠn.ăSựăcáchălyăthùngăch a,ăđộăbền,ăvƠănhữngă thi tăb ăanătoƠnăcǜngătĕngălênăđángăkểăcùngăvớiătrọngăl ngăvƠăchiăphíăc aăLH2 dựă trữ.
Sựăbayăh iălƠămộtăhi năt ngăkhóăgi iăquy tμăn uăxeăđ căđ ă ămộtăkhuăvựcă khépăkínă(garage,ăbƣiăđ uăxeăd ớiămặtăđ t),ăcóăsựănguyăhiểmălƠăhydrogenăs ătíchăt ă trongăkhíăquyểnăch tăhẹpăvƠăh năh păch tăn ătheoăđóăhìnhăthƠnhăs ăn ătungăkhiăcóătia
lửaă đầuă tiênă (côngă t că đèn,ă bóngă đèn,...).ă Ti pă nhiênă li uă choă thùngă ch aă vớiă hydrogenăl ngăyêuăcầuănhữngăsựăđềăphòngăđặcătr ngμăkhôngăkhíăph iăđ căgiữălạiă
bên ngoƠi.ăGi iăphápăth ngăđ căsử d ngălƠăđ ăđầyăthùngăch aăvớiănit ătr ớcăkhiă choănhiênăli uăđểădiăchuyểnăkhíăd ătrongăthùngăch a.ăĐiềuăđóăcầnăthi tăđểăsửăd ngă nhữngăthi tăb ăchuyênădùng,ăch́ngăđ căthi tăk ă nhằmăđềăphòngăsựăn ăvƠănhữngă nguyăhiểmăc aăch tălƠmălạnhăsơu.ăThựcăv y,ăch tălƠmălạnhăsơuălƠămộtăh păch tănguyă hiểmăđ iăvớiăcuộcăs ngăsinhăv t,ănh ănóăđ tăcháyăậlƠmătêăli tădaăvƠănhữngăbộăph nă khác.ă Tuyă nhiên,ă nóă cóă thểă kh ă quană h nă vìă nhi tă độă môiă tr ngă s ă lƠmă bayă h iă nhanhăhydrogenălạnh, đ ăđểăhạnăch ăhoặcăloạiătrừănguyăhiểmănƠy.
Hydruaăkimălo i:
MộtăvƠiăkimăloạiăcóăkh ănĕngăk tăh păvớiăhydrogenăđểătạoăthƠnhăh păch tăcóă trạngătháiăbềnăvữngăvƠăsauăđóăcóăthểăđ căphơnăh yăd ớiăđiềuăki nănhi tăđộăvƠăápă su tăđặcăbi t.ăNhữngăv tăli uănƠyăcóăthểălƠăs t,ăTitan, Mangan, Niken, Lithi vƠămộtă s ăh păkimăc aănhữngăv tăli uănƠy.ăHydruaăkimăloạiăbềnăvữngăd ớiănhữngăđiềuăki nă nhi tăđộăvƠăápăsu tătiêuăchuẩnăvƠăcóăkh ănĕngăgi iăphóngăhydrogenăch ăkhiăđ căyêuă cầu.
B ngă2.1: M tăđộălýăthuy tăhygrogenătíchălǜyăbằng
ph ngăphápănén,ăhóaăl ng,ăvƠăhydruaăkimăloại.
V t li u H-atoms
Per cm3 (x1022)
% m tăđộ
hydrogen
H2 gas, 200 bar (2900 psi) 0,99 100
H2 liquid, 20 K (-253 0C) 4,2 100 H2 solid, 4,2 K (-269 0C) 5,3 100 Mg-H2 6,5 7,6 Mg2Ni-H2 5,9 3,6 FeTi-H2 6,0 1,89 LaNiH6 5,5 1,37
CácăkimăloạiăvƠăh păkimătíchătrữăhydrogenănh ăMg,ăMg2Ni, FeTi, và LaNi5.
NhữngăkimăloạiăvƠăh păch tăkimăloạiănƠyăh păthuăhydrogenăthƠnhădạngăMgă ậ H2, Mg2Ni ậ H4, FeTi ậ H2, và LaNi5 ậ H6.ăVềămặtălýăthuy t,ăkimăloạiăvƠănhữngăh pă ch tăkimăloạiătíchătrữăhydrogenătạiătỷătrọngăcaoăh năhydrogenănguyênăch t,ănh ătrìnhă bƠyă ăB ngă2.1. Trênăthựcăt ,ăkh ănĕngădựătrữăhydrogenăph ăthuộcăr tălớnăvƠoădi nă tíchăbềămặt c aăv tăli uămƠănhữngăphơnătửăhydroăđ căh păth .ăDi nătíchăbềămặtălớnă trênă mộtăđ năv ă kh iă l ngăc aă v tăli uăcóăthểăthuă đ cănh ănhữngăphầnătửăx pă đ căđánhăgiáăquaăđộăm năc aăkimăloạiăvƠăh păkim.ăHình 2.9 choăth yăthểătíchăvƠă kh iăl ngăthựcăt ăcầnăthi tăđểăl uătrữă6ăkgăhydrogenă(t ngăđ ngă22ălítăxĕng).ă Hìnhă2.λăcǜngchoăth yărằngăMgăậ H2lƠăkỹăthu tăđầyăh aăhẹn.
Hình 2.9. Khối lượng và thể tích cần thiết để tích trữ 6 kg hydrogen
Nhữngăhydruaăkimăloạiăkiềmăcóăthểăchọnăđểăthayăth ăchoăhydruaăkimăloạiăh pă th .ăNhữngăhydruaănƠyăph nă ngămãnh li tvớiăn ớcăđểăgi iăphóngăhydrogenăvƠămộtă hydroxit.ăVíăd ăd ớiăđơyăchoăth yăph nă ngăc aănatri hydrua.
N Ha H O2 N OHa H2 (2.15)
V năđềăđặtăra lƠălƠmăth ănƠoăđểătạoăraăph nă ngăhydruaăhi uăqu ăcaoăvƠăgi iă quy tăsựăĕnămònăhydroxitănh ătrênăxe.ăM căđộătíchătrữăhydrogenăkháăt tăkhiăsoăsánhă vớiănhiềuăkỹăthu tătíchătrữăhydrogenăkhác,ăngoạiătrừăsoăsánhăvớiăxĕng.ăSựăs năxu tă nhữngăhydruaănƠyăvƠătáiăsinhăch́ngăcǜngălƠăv năđềăthửătháchăđ iăvớiănhữngănhƠăs nă xu t. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhữngă ngănanô cacbon đ cătìmăraăvƠoănĕmă1λλ1,ăs ălƠăph ngăphápăt ngă laiăchoănhữngăh ăth ngădựătrữăhydrogen,ăvìăkh ănĕngăh păthuăhydrogenăcaoăvƠăkh iă l ngănhẹ.ăTuyănhiên,ăkỹăthu tă ngănanoăcacbon cònănonănớtăvƠănóăcần mộtăquƣngă đ ngădƠiăđểăđi,ătr ớcăkhiănhữngăl iăíchăc aănóăthựcăsựăđ căđánhăgiá.
Trongă ngăcacbon nanoăr ng:
Ph ngăphápănƠyăvềănguyênăt căt ngătựănh ăhydruaăkimăloạiătrongăc ăch ăl uă giữăvƠăgi iăphóngăhydrogen.ăV tăli uăcacbon nanoănƠyăcóăthểăch ătạoănênămộtăcuộcă cáchămạngtrongăcôngăngh ăl uătrữăhydrogenătrongăt ngălai.ăCáchăđơyăvƠiănĕm,ăcácă nhƠăkhoaăhọcăđƣăkhámăpháăđ căđặcătínhăhữuăíchăc aăcacbon nanoălƠăcóăthểăch aă
đ cănhữngăl ngălớnăhydrogenătrongăcácăviăc uătŕcăthanăchìădạngă ng.ăHydrogenă cóă thểă chuiă vƠoă trongă ng,ă cǜngă nh ă vƠoă kho ngă tr ngă giữaă cácă ng.ă L ngă hydrogenăh păth ăph ăthuộcăvƠoăápăsu tăvƠănhi tăđộ,ănênăvềănguyênăt c,ăcóăthểăthayă đ iăápăsu tăhoặcănhi tăđộ,ăr iăb măhydrogenăvƠoăđểăl uătrữ,ăhayăđẩyăhydrogenăraăđểă sửăd ng.ăNgoƠiăra,ăcầnăcóătỷăl ăgiữaăv tăli uăvớiă ngăcacbon nanoăcao,ăkhôngăđểăl nă vớiănhiềuăb iăthanăkhác.
Hình 2.10. Mô hình lưu chứa hydro trong ống carbon nano rỗng
uă điểm mangă tínhă độtă pháă c aă côngă ngh ă nanoă nƠyă chínhă lƠă l ngă lớnă hydrogenămƠănóăcóăthểăl uăch aăđ c,ăh nănữaăsoăvới cáchăl uătrữăbằngăh p kim thì
ngăcacbon nanoăcǜngănhẹăh n.ă ngăcacbon nanoăcóăthểăch aăđ căl ngăhydrogenă lớnăh nă4%ătrọngăl ngăc aăch́ng.ăHi nănay,ăcôngăngh ănƠyăđangăđ căquanătơmă nghiênă c uă r tă nhiềuă trênă th ă giới,ă vƠă h aă hẹnă s ă lƠă mộtă ph ngă th că l uă trữă hydrogenăđầyătiềmănĕng,ănh tălƠăchoăcácă ngăd ngăpinănhiênăli uădiăđộngăsửăd ngă trênămáyătínhăxáchătay,ăđi năthoạiădiăđộng,…
NgoƠiăra,ăcònăcóămộtăph ngăphápăl uăch aăhydrogenăkhácănh ngăítăph ăbi nă nh ngăcǜngăkháăth́ăv ,ăđóălƠăl uăch a hydrogen trongăcácăviăcầuăbằngăkínhăhayăcònă gọiălƠăviăcầuăth yătinh.ăĐơyălƠănhữngăviăcầuăr ngăđ călƠmănóngădẻo,ăgiaătĕngăkh ă nĕngă th mă c aă thƠnhă th yă tinh,ă r iă đ că l pă đầy khiă đ că đặtă ng pă trongă khíă hydrogenăvớiăápăsu tăcao.ăCácăkh iăcầuăsauăđóăđ călƠmănguội,ăcóătácăd ngăgiữălạiă hydrogenă bênă trongă kh iă th yă tinh.ă Khiă giaă tĕngă nhi tă độ,ă hydrogenă s ă đ că gi iă phóngăraăkh iăkh iăcầuăvƠăsửăd ngăchoăcácăm căđíchăkhácănhau.ăPh ngăphápăviăcầuă nƠyăr tăanătoƠn,ătinhăkhi tăvƠăcóăthểăch aăđ căhydrogenă ăápăsu tăth p.
2.2.3 V năđ ăanătoƠnăkhiăsửăd ngăhydrogen
Hydrogenă lƠă khíă khôngă mƠu,ă khôngă mùi,ă khôngă v ă vƠă hoạtă tínhă cao. Khi
hydrogenăcháyănóămangăm iănguyăhiểmătiềmăẩnăb iăngọnălửaăc aănóăkhôngăthểănh nă th yăbằngăm tăth ng.ăDoăđó, nóăcóăthểălanăđiămƠăconăng i khôngăthểănh năbi tăđểă c nhăbáo.ăTuyănhiên,ătrongăchừngămựcănƠoăđó,ăhydrogenăcháyăanătoƠnăh năcácănhiênă li uă hóaă thạchă thôngă th ng.ă Hydrogenă cóă t că độ bùngă cháyă r tă caoă vƠă tiêuă tánă
nhanh.ăDoăđó,ănhữngăv ăcháy,ăth măchíăb tăngu nătừăhydrogenăl ng,ăth ngăbùngă lênăr tănhanhăr iăh t.ăTheoătínhătoánăc aăcácănhƠăkhoaăhọcăchoăth yă ămộtăv ăcháyă xeăcộăliênăquanăđ năxĕngădầu,ăđámăcháyăcóăthểăkéoădƠiăhaiăm iăđ năbaăm iăph́t,ă trongăkhiăđó,ăngọnălửaătừăđámăcháyăc aăchi căxeăchạyăbằngăl ngăhydrogenăt ngă đ ngăch ăkéoădƠiătừămộtăđ năhaiăph́t.
Bằngăthựcănghi m,ăconăng iăđƣălƠmăthựcănghi măđểăsoăsánhăhaiăđámăcháyăc aă xeăsửăd ngăhydro vƠăxeăchạyănhiênăli uătruyềnăth ngă(xĕng,ădầu).ăSauăth iăgiană60ă giơyăkhiăngọnălửaăb tăđầu,ăngọnălửaăphátăraătừăxeăsửăd ngăhydroăb tăđầuăgi m,ătrong
khiăđóăngọnălửaăcònălạiăthìăcƠngăbùngăcháyă dữădội.ăSauăth iăgiană100ăgiơy,ăphầnă hydroăđƣăphơnătánăbayăh tăvƠăcácăchiăti tătrongăxeăkhôngăb ăh ăh ngănhiều.ăTrongă khiăđó,ăxeăcònălạiăti păt căcháyăthêmă vƠiăph́tănữaăvƠăchiăti tăxeăhoƠnătoƠnăb ăh ă h ng.
Hình 2.11.Đám cháy giữa xe chạy bằng hydro và xe chạy bằng xĕng
Hydrogenăkhiăb ăđ tăcháyăsinhăraănhi tăvƠăh iăn ớc.ăDoăkhôngăcóăcacbon,ăh nă nữaăh iăn ớcălạiălƠăch tăh păth ănhi t, nênăhydrogenăcháyăt aănhi tăítăh nănhiềuăsoă vớiăkhiăcácăhydrocacbon cháyăvƠăđámăcháyăkhôngălanăđi,ăch ăcóănhữngăv tătrựcăti pă
b ăđ tăd ớiăngọnălửaăđóămớiăb ăcháyănặng.ăNhữngăv tăkhácă ăgầnăngọnălửaăs ăkhóă mƠătựăb tăcháyăđ c.ăVìăth ămƠăm iănguyăhiểmăvềăkhóiăđộcăvƠăvi căcháyălanăkéoădƠiă đ iăvới hydrogenăđƣăđ căgi măđiăđángăkể.ăĐiềunƠyăcóăýănghĩaăr tăquanătrọngătrongă v năđềăc uăh a.
Hình 2.12.Ngọn lửa cháy của hydrocacbon (mũi tên đỏ bên trái)
So với ngọn lửa cháy của hydro (vòng tròn màu xanh bên ph i)
T ătrọngăth păvƠăkh ănĕngăkhu chătánănhanhăchoăphépăhydrogenăthoát nhanh
vƠoăkhíăquyểnăn uănh ăcóăsựăròăr ăx yăra.ăTrongăkhiăđó,ăpropaneăvƠăxĕngădầu,ăvớiăt ă trọngăcaoăvƠăkh ănĕngăkhu chătánăth p,ăd ăt ălạiăgầnămặtăđ t,ălƠmăgiaătĕngăr iăroă cháyăn .ăHydrogenăph iăđạtăđ năn ngăđộă4%ătrongăkhíăquyểnămớiăgơyănguyăhiểm,ă khiăđó kh ănĕngăb tălửaăc aăhydrogenăs ătĕngălênănhanh.ăMặcădùăn ngăđộă4%ăxemă nh ăkhôngăcao,ănh ngăn uăsoăsánhăvớiăn ngăđộăcầnăđạtăđểăb căcháyăc aăxĕngădầuă ch ăcóă1%,ăhydrogenăchoăth yăm căr iăroăcháyăn ăth păh năđángăkể.
HydrogenăkhôngăđộcăvƠăkhôngăĕnămòn.ăXĕng vƠădầuăr tăđộcăvớiăconăng iăvƠă sinhăv tăn uănh ăvôătìnhăch́ngăb ăròăr ăraămôiătr ngăbênăngoƠi.ăTrongăkhiăđó,ăn uă hydrogenăb ăthoátăra,ăch́ngăs bayăh iăgầnănh ăhoƠnătoƠnăvƠăch ăđểălạiăn ớcăđằngă
sau.
2.2.4 uăvƠănhư căđi măpinănhiênăli u 2.2.4.1ă uăđi m:
- Mộtătrongănhữngă uăđiểmăquanătrọngănh tăc aăpinănhiênăli uălƠăv năđềăgi mă đángă kểă sựă ôă nhi mă môiă tr ng,ă b iă vìă sửă d ngă nhiênă li uă nƠyă s ă gi mă đángă kểă
l ng điôxítăcacbon,ămộtătrongăcácăkhíăgơyăraăhi uă ngănhƠăkính,ăgi măcácăkhíăth iă ôxítăl uăhuỳnh, ôxítănit ălƠăcácăch tăth iăgơyăraăôănhi mămƠăđộngăc ăđ tătrongăngƠyă nayăđangăsửăd ng.
- Vi căsửăd ngăpinănhiênăli uăđemălạiăhi uăqu ăcôngăsu tăcaoăh năsửăd ngăxĕngă dầuăchoăđộngăc ăđ tătrong.ăTheoănghiênăc uăc aăcácănhƠăkhoaăhọc, pinănhiênăli uă cungăc pănĕng su tănĕngăl ngăđi nătừă40%ăđ nă70%,ăngoƠiăraăcóăthểălênăđ nă85%ă khiăt năd ngăc ăđi năvƠănhi t.ăTrongăkhiăđóăxeăchạyăbằngăxĕngădầuăchoăcôngăsu tăr tă th p, côngăsu t độngăc ăđ tătrongăsửăd ngăxĕngăđạtăkho ngă30%ăđ nă40%,ăsửăd ngă dầuăDiesel ch aătớiă60%.
Hình 2.13.ảiệu suất và công suất sử dụng các nhiên liệu trên ô tô
- uăđiểmăkhácălƠăvi căsửăd ngăpinănhiênăli uătrênăcácăph ngăti năgiaoăthôngăc ă giớiăkhôngăgơyăraăti ngă nănh ă ăđộngăc ăđ tătrong.ăH nănữa,ăvi cătạoăraădòngăđi nă mƠăkhôngăcầnăđộngăc ăhayăcácăbộăph năc ăhọcăchuyểnăđộngăkhác,ănh ăđóătu iăthọă c aăcácăchiti t,ăk tăc uăcǜngănh ăđộătinăc yătĕngălên.
- Gi iă quy tă đ că v nă đềă c pă báchă choă nhơnă loạiă lƠă kh ngă ho ngă nĕngă l ngă truyềnăth ng.ăNgu nănĕngăl ngăhóaăthạchănh ăxĕngădầu,ăthanăđá,… đangăngƠyăcạnă ki t.ăMộtăth iăgianăkhôngăxaănữa,ăngu nănĕnăl ngănƠyăs ăkhôngăcònăđểăsửăd ng.ă Pinănhiênăli uăkhôngănhữngăgi iăquy tăđ căv năđềănƠyămƠălƠăngu nănhiênăli uăvôă (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
t n,ăcóăsẵnătrongătựănhiênăvƠăgiáăthƠnhăr tărẻ.
- Doă sửă d ngă pină nhiênă li uă đemă lạiă côngă su tă lớn,ă nh ă đóă ch́ngă taă cóă thểă chuyểnă đi nă nĕngă quaă cácă h ă th ngă chuyểnă đ iă đi nă sangă cácă môt ,ă tuabine hay
nhữngăbộăph nătrangăb ăc ăc uăc ăkhíăcầnăthi tăkhácăđểălƠmăchoăxeădiăchuyển. Soăvớiă nĕngăl ngăgióăvƠănĕngăl ngămặtătr iăthìăpinănhiênăli uăkhôngăph ăthuộcăth iăti tă vƠăđộădƠiăc aăngƠyăvƠăđêm,ăch ăcầnăcungăc pănhiênăli uăthìăpinănhiênăli uăs ăhoạtă động.
- Hydrogenă cóă thểă sửă d ngă từă nhiềuă ngu nă khácă nhau,ă nh tă lƠă từă ngu nă nĕngă l ngătáiăsinh. NgoƠiăra,ăphạmăviă ngăd ngăc aăpinănhiênăli uăthìăr tărộng,ăch́ngăcóă thểă sửă d ngă trênă cácă lĩnhă vựcă nh μă đi nă thoạiă diă động,ă máyă tínhă xáchă tay,ăcác
ph ngti năv năchuyển,ătrạmăkhôngăgian,ătrongăsinhăhoạtăgiaăđình,…
2.2.4.2 Như căđi m:
Cóăthểănói, ô tôăsửăd ngăpinănhiênăli uălƠămộtăsựăchọnălựaăh pălýăchoăt ng lai. Tuy nhiên, bênăcạnhăđó, vi căsửăd ngănhiênăli uănƠyăđangăgặpăph iănhiềuăkhóăkhĕn,ă c nătr μ
- Vi căch ătạoăraăcácăbộăph năc aăpinănhiênăli uăvớiăchiăphíăr tăcaoănh ăch ătạo cácăđi năcực,ămƠngătraoăđ iăion,ăch tăx́cătácăbằngăbạchăkim,… Chínhăvìăv y,ăhi nă nay,ăpinănhiênăli uăch aăthểăcạnhătranhăvớiăcácăngu nănĕngăl ngăkhác.
- Các bộăph năch ătạoănƠyăcóăthểătíchăquáălớn,ăc ngăkềnhăvƠăph cătạp,ădoăđó,
đòiăh iăph iăcóăquyătrìnhăcôngăngh ăcaoăđểăkh căph căcácăkhóăkhĕnănƠy.
- T tăc ăcácăloạiăpinăđangăgặpămộtănh căđiểmăr tălớnăđóălƠăv năđềătu iăthọ,ă v năđềănƠyăr tănanăgi iăđ iăvớiăcôngăngh ăhi năhƠnh.
- Vi căl uătrữ,ăb o qu năngu nănhiênăli uănƠyăr tăkhó.
- V năđềăanătoƠnăcǜngălƠănh căđiểmăc aăpinănhiênăli u,ăb iăvìăkhiăhydrogenă cháyănóămangătheoăm iănguyăhiểmătiềmăẩnădoăngọnălửaăkhôngănh năth yăbằngăm tă th ng.ăNgọnălửaăcóăthểălanăđiămƠăconăng iăkhôngăthểănh năbi tăvƠăc nhăbáo.
2.2.5 Ph măviă ngăd ngc aăpinănhiênăli u
ngăd ngătrênănhữngăphạmăviăkhácănhau,ănhìnăchungăhi n nayăpinănhiênăli uăđ că ngăd ngărộngărƣiăchoănhiềuălĩnhăvực.ă
2.2.5.1ăCácă ngăd ngăc mătay:
Pinănhiênăli uăcóăthểă ngăd ngătrênăcácăthi tăb ăcầmătayăcóăcôngăsu tătừă1 W
đ nă100Wănh μăđi năthoạiădiăđộng,ămáyătínhăxáchătay,…
Hình 2.14. Pin nhiên liệu ứng dụng trên các thiết bị cầm tay
2.2.5.2ăCácă ngăd ngătĩnhăt i:
Nh ăt năd ngăngu năđi năvƠănhi tăphátăraătừăpinănhiênăli u,ăvớiăhi uăsu tăcao,ă khôngăphátăsinhăkhíăgơyăôănhi mămôiătr ngăvƠăkhôngăgơyăraăti ngă n,ămƠăphạmăviă ngăd ngăc aăpinăch ăy uă ăcácăthi tăb ădơnăd ngăvƠăcácătrạmăphátăđi năvớiăcôngă su tălớn,ăc ăthểănh ăsauμ
- Cungăc păđi năậ nhi tăsửăd ngătrongăcôngănghi pμăcôngăsu tăc aăpinănhiênăli uă lênăđ nă250 kW.
- Cungăc păđi năậnhi tăsửăd ngătrongăsinhăhoạtăgiaăđìnhμăcôngăsu tăc aăpinătừă1 kWăđ nă10 kW.
- Cungăc păđi năậ nhi tăchoănhữngăvùngăxaăxôi,ăhẻoălánhμăcôngăsu tătừă10 kW
đ nă20 kW.
2.2.5.3ăỨngăd ngătrênălĩnhăv căgiaoăthôngăv năt i:
T tăc ăcácănhƠăs năxu tăôătôălớnăđềuăthi tăk ăvƠăch ătạoănhữngăm uăxeăchạyăpină nhiênăli uăchoăriêngămình,ătrongăt ngălaiăs ăphátătriểnămạnhăvƠămộtăs ăm uăxeăđƣă b tăđầuchoăthuêăvƠăthửănghi măvớiăs ăl ngălớn.ăConăng iăcǜngăđƣăch ătạoăthƠnhă côngăxeăbuýtăsửăd ngăpinănhiênăli u,ăk tăqu xeăhoạtăđộngăítăgơyăti ngă năvƠăkhíăth iă gơyăôănhi mămôiătr ng.
Hình 2.16. Pin nhiên liệu ứng dụng trên xe buýt
Đ iăvớiăcácăph ngăti nădiăchuyểnănh ăxeăg nămáy,ămô tô, xe nâng thì công
ngh ăpinănhiênăli uăđemălạiănhiềuăhữuăíchănh μăgi mătầnăs ăb oătrì, đ ngăth iăcungă c pădòngăđi năliênăt căđ iăsoăvớiăcácăxeăsửăd ngăđi n. Hi nănay,ătạiă năĐộăvƠăcácă n ớcăChơuăÁăđƣăb tăđầuăsửăd ngăcácăph ngăti nănƠy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.17. Pin nhiên liệu ứng dụng trên xe gắn máy và xe cơ giới
Đ iăvớiăngƠnhăhƠngăkhôngăvƠălĩnhăvựcăgiaoăthôngăđ ngăth y,ăt ăbƠoănhiênă li uăđ căxemălƠămộtălựaăchọnălýăt ngătrongăv năđềăgi măđángăkểăl ngătiêuăth ă nhiênăli uăvƠăm căđộăgơyăôănhi m.ăHãng máy bay Boeingăđangăđầuăt vƠoăvi căphátă triểnămộtămáyăbayăsửăd ngăt ăbƠoănhiênăli u.
Hình 2.18. Pin nhiên liệu ứng dụng trên máy bay và du thuyền
NgoƠiăcácă ngăd ngătrên,ăpinănhiênăli uăcònăđ că ngăd ngăt ngăđ iăph bi nă ăcácălĩnhăvực:
- ngăd ngătrongăngƠnhăkhôngăgianăvǜătr .
Chư ngă3
CÁCăCÔNGăNGH ăPINăNHIÊNăLI U
3.1 PHỂNăLO IăPINăNHIểNăLI U:
Hi nănay, r tănhiềuăloạiăpinănhiênăli uăkhácănhauăđangădần hoàn thi nătr ăthƠnhă s năphẩmăth ngămại.ăNhìnăchung,ăch́ngăcóăcùngănguyênălý,ăsửăd ngăcácăiôn xúc
tácăhoặcăph ngăth căkhácănhauăđểăk tăh păhydrogenăvƠăoxygen,ătạoăra dòngăđi n.ă SựăphơnăloạiătuỳăthuộcăvƠoăđiềuăki năkỹăthu tăc ăthểănh ănhi tăđộălƠmăvi că(60 °C ậ
1000 °C),ămôiătr ngăđi nălyă(kiềm,ăaxităhoặc mu iănóngăch yăhayăđi nălyăr n,…ă dạngăl ng (r u,ăhydrazine,ăcacbuaăhydro,…)ăhoặcănhiênăli uăr nă(than đá,…).ăDo
đó,ăcácăt ăbƠoănhiênăli uăđ căphơnăloạiătheoănhiềuăcáchăkhácănhau: - Phơnăloạiătheoănhi tăđộăhoạtăđộng.
- Phơnăloạiătheoăcácăch tăthamăgiaăph nă ng. - Phơnăloạiătheoăđi năcực.
- Phơnăloạiătheoăch tăđi năphơn.
Tuyănhiên,ăng iătaăth ngădựaăvƠoăch tăđi năphơnăđểăphơnăloạiăch́ng.ăTheoă cáchăphơnăloạiănƠy,ăpinănhiênăli uăcóăcác loạiăchínhăsauμ
- Pinănhiênăli uăkiềm,ăvi tăt tălƠăAFCă(AlkalineăFuelăCell)μădùngănhiênăli uăkiềmă lƠmăch tăđi năphơn.
- Pinănhiênăli uădùngămƠngăđi năphơn,ăvi tăt tălƠăPEMFCă(PolymerăElectrolyteă MembraneăFuelăCell)μăloạiăpinănƠyăsửăd ngămộtămƠngăpolymer m ngăđóngăvaiătròă lƠmă ch tă đi nă phơn.ă Mộtă s ă tƠi li uă gọiă pină nƠyă lƠă pină nhiênă li uă traoă đ i proton
(ProtonăExchangeăMembraneăFuelăCell),ăhayăpinănhiênăli uămƠngăđi năphơnăplastică
(Plastic Electrolyte Membrance Fuel Cell).
- Pinănhiênăli uăaxităphosphoric,ăvi tăt tălƠăPAFCă(PhosphoricăAcid Fuel Cell): dùng axităphosphoricălƠmăch tăđi năphơn.
- Pinănhiênăli uăoxităr n,ăvi tăt tălƠăSOFCă(SolidăOxideăFuelăCell)μădùngăoxităr nă lƠmăch tăđi năphơn.
- Pinănhiênăli uămu iăcacbonateănóngăch y,ăvi tăt tălƠăMCFCă(MoltenăCacbonate Fuel Cell): dùngămu i cacbonateănóngăch yălƠmăch tđi năphơn.
NgoƠiăcácăloạiănhiênăli uăchínhătrên,ăcònăcóămộtăs ăloạiăpinănhiênăli uăkhácă đangăđ că ngăd ngărộngărƣi,ăđặcăbi tălƠăcácăthi tăb ănh ăgọnănh ăđi năthoạiădiăđộng,ă máyătínhăxáchătay,…đóălƠ,ăpinănhiênăli uădùngămethanolătrựcăti p,ăvi tăt tălƠăDMFCă (DirectăMethanolăFuelăCell).ăLoạiăpinănƠyăcóăc uătŕcăt ngătựănh ăPEMFCăvƠăcóă thểă xemă lƠă mộtă dạngă đặcă bi tă c aă PEMFC,ă điểmă khácă bi tă soă vớiă PEMFCă thôngă th ngălƠăloạiăpinănƠyăsửăd ngămethanolătrựcăti pămƠăkhôngăcầnăph iăchuyểnăhóaă thƠnhăhydrogenătừăbênăngoƠi. NgoƠiăra,ăcònăcóăpinănhiênăli uătáiăsinhăRFCăvƠăpină nhiênăli uăk m/khôngăkhíăZAFC.
3.2 CỄCăKI UăPINăNHIểNăLI UăCHệNH
Pinănhiênăli uăkiềmăhayăgọiălƠăpinăBacon, ng iăđƣăphátăminhăraănh ăđƣătrìnhă bƠyăphầnătrênălƠămộtătrongănhữngăt ăbƠoănhiênăli uălơuăđ iănh t,ăloạiănƠyăđ căsửă d ngă vƠoă nĕmă 1λ60ă trongă ch ngă trìnhă tƠuă conă thoiă Apolloă c aă C ă quanăHàng khôngăVǜătr ăNASAă(HoaăKỳ),ăcácăt ăbƠoănhiênăli uănƠyăsửăd ngătrênăkhoang tàu
cungăc păđi năchoăh ăth ngătƠuăvƠăn ớcău ngăcho các phi hành gia. Chúng có hi uă su tăr tăcao,ăcóăkhiălênăđ nă70%.
Pinănhiênăli uănƠyăv năhƠnhăvớiăkhíăhydrogenănénăvƠăôxy,ăsửăd ngădungăd chă đi nălyăkiềmăhiđrôxítăkaliă(KOH)ăvƠăcóăthểăsửăd ngămộtăloạtăcácăphiăkimăNikenălƠmă ch tăx́cătácăchoăanodeăvƠăcathode.ăNhi tăđộălƠmăvi cătừă150 0Căđ nă200 0C, tuy
nhiênăcácăm uăthi tăk ămớiănh tc a pinăAFCăhoạtăđộngă ănhi tăđộăth păh năkho ngă
23 0C đ nă700C.
3.2.1ăPinănhiênăli uăki mă(AFC) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2.1.1 C uăt o:
K tăc uăc aăpinănhiênăli uăAFCăch ăy uălƠă3ăbộăph năchínhănh ăđƣătrìnhăbƠy,ă
anodeă th ngă đ că lƠmă bằngă Ni,ă cònă cathodeă th ngă dùngă NiOă vƠă ch tă x́că tácă th ngălƠăplatin.ăHìnhă3.1 môăt ărõăh nvềăk tăc uăc aăpinăAFC.
1. Hydrogen 2. Dòngăđi n
3. T i
4. Oxygen
5. Cựcăơmă(cathode) 6. Dungăd chăđi năphơn
7. Cựcăd ngă(anode) 8. N ớcă
9. Ionăk th p
Hình 3.1. Kết cấu của pin nhiên liệu AạC
3.2.1.2 NguyênălỦăho tăđ ng:
Pinănhiênăli uăAFCăphátăraădòngăđi nănh ăvƠoăph nă ngăoxyăhóaăgiữaăhydro
vƠăoxy.ăTạiăcựcăd ng,ăhydroăb ăoxyăhóaătheoăph nă ng:
H2 2OH 2H2O2e (3.1)
Ph nă ngănƠyătạoăraăn ớcăvƠă2ăelectronătựădo,ăcácăelectronănƠyădiăchuyểnătheoă
chiềuămǜiătênăđ năcựcăơm,ătạiăđơyăx yăraăph nă ngănh ăsau:
O2 2H2O4e 4OH (3.2)
Đi năvƠănhi tăsinhăraălƠăk tăqu ăc aăhaiăph nă ngăhóaăhọcătrênμ
2H2 O2 2H2O +đi nănĕngă+ănhi tănĕng (3.3)
Haiăđi năcựcăanodeăvƠăcathodeăthìăđ căngĕnăcáchăb iămộtălớpăch aădungă d chăđi nălyăkaliăhydroxităhayălƠălớpăch aădungăd chăđi năphơnă(6),ămƠădungăd chă nƠyăr tăd ăph nă ngăvớiăCO2tạoăraăK2CO3r tăđộc,ătheoăph nă ng:
2KOH CO2 K2CO3 H2O (3.4)
3.2.1.3 Cácăđ căđi m
uăđi m:
- Chi phíăđểăs năxu tăpinănhiênăli uăkiềmăAFCăr tărẻ,ăb iăch tăx́cătácăcóăthểă k tăh păvớiăcácăđi năcựcălƠmăbằngăcácăv tăli uăkhácănhau.
- NgoƠiăkh ănĕngătạoăraădòngăđi n,ăsửăd ngăpinăAFCăcònătạoăraăn ớcău ngătinhă khi t,ăr tăcóăl i, đặcăbi tăchoăcácănhƠăduăhƠnhăvǜătr .
- Thángă7ănĕmă1λλ8,ămộtăcôngătyăvềăxeăh iă ăAnhăs năxu tăraăchi cătaxi đầuă
tiên chạyăbằngăbộăpinănĕngăl ng Alkali 5 kW,ăch tăx́cătácăbằngăCobaltăthayăchoă
platin đểăgi măchiăphí,ăxeăchạyăkhôngăsinhăkhíăth iăvƠăv năhƠnhăr tăêm.
Hình 3.2. Taxi đầu tiên sử dụng pin nhiên liệu
Như căđi m: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Mộtătrongănhữngăđặcătr ngăc aăAFCălƠănóăr tăd ăph nă ngăvớiăkhíăCO2 có trong không khí tạoăraăK2CO3 r tăđộc,ăngoƠiăraăcácăch tăd ngănh ăvôăhạiăkhácănh ă
CO, CH4… sửăd ngă ăpinănhiênăli uăAFCălạiăkhôngăt t,ăhi uăsu tăc aăpinăcǜngăgi mă điăr tănhiều.
- Mặtăkhác, pinănhiênăli uăkiềmăAFCăhoạtăđộngătrênăc ăs ăl yăoxyătinhăkhi t,ă hayăítănh tălƠăkhôngăkhíătinhăkhi tădoăđóăcầnăthi tăk ,ăch ătạoăcácăbộăph năcóăch că nĕngăloạiătrừăcacbondioxitătrongăkhôngăkhí.ăVi căch ătạoăraăcácăbộăph nănƠy hay các
đi năcựcăbằngăplatinăr tăt năkémđangălƠămộtătháchăth căđ iăvớiăcôngăngh ăhi n nay. - Pinănhiênăli uăloạiănƠyăcóăkíchăth ớcălớn,ăsửăd ngădungăd ch đi năphơnăl ngă (dungăd chăKOH)ăd ăx yăraăhi năt ngăĕnămònăcácăđi năcực.
3.2.2 Pinănhiênăli uămƠngătraoăđ iăproton (PEMFC)
Hayă cònă gọiă lƠă pină nhiênă li uămàng đi nă phơnă polymer, công ngh ă PEMFC
đ căphátăminh vƠoăđầuănhữngănĕmă1λ60ăb iăThomasăGrubbăvƠăLeonardăNiedrach,ă họălƠmăvi cătại công ty GE (General Electric). VƠoăgiữaănĕmă1λ60,ăGEăđƣăcôngăb ă thƠnhăcôngăkhiăch ătạoăraămộtăpinănhiênăli uănh ăsửăd ngăchoătƠuăH iăquơnăMỹ.
raăn ớc,ănhi tă(lênăđ năλ0 0C)ăvƠăđi n, hoạtăđộngăvớiămộtămƠngăđi năphơnăm ngă bằngăplastic. Hi uăsu tăpinăđạtătừă40%ăđ nă50%ăvƠăv năhƠnhă ănhi tăđộăth păchừngă
80 0C, côngăsu tăphátăraăcóăthểăđạtă250 kW.
3.2.2.1ăC uăt o:
Vềă c ă b n, c uă tạoă c aă pină nhiênă li uă PEMFCă cǜngă g mă baă bộă ph nă chínhă dùngămƠngăđi năphơnăpolymer:
- Cácăđi năcực,ăanodeăvƠăcathodeăđ călƠmăbằngăcacbon. - MƠngătraoăđ iăprotonăgiữaăhaiăđi năcực.
- Lớpăch tăx́cătác,ăth ngălƠăplatin.
NgoƠiăra,ăđểăpinăhoạtăđộngăcóăhi uăqu thìăvi căqu nălýăn ớcătrongăpinălƠăv nă đềăthenăch t.ăPinănhiênăli uănƠyăph iăđ căhoạtăđộngătrongăđiềuăki nămƠăn ớcăkhôngă bayăh iănhanhăh năsoăvớiăn ớcăđ căs năxu tăra,ăb iăvìămƠngăph iăđ căhydratăhóaă đểăđ măb oătínhăd năionăc aămƠng.ăVìăth ,ăpinănhiênăli uănƠyăcầnăcóăthêmăbộăph nă quanătrọngăkhácălƠăbộălƠmăẩm.
Côngăd ngăcácăbộăph năc uăthƠnhănênăpinμ
- Anodeμăd năkhíăhydroăđ năbềămặtăc aăch tăx́cătácăvƠăd năcácăelectronăđ că táchăraătừăphơnătửăhydroăđểăsửăd ngăchoămạchăđi năbênăngoƠi.ăNóăcóăđ ngăgạchăr tă nh ăvƠăđều, đểăkhíăhydroăđ căphơnăb ăđềuăkhiăgặpăch tăx́cătác.
- Cathodeμăd năkhíăoxyătớiămặtăc aăch tăx́cătác,ăđ ngăth iănóăd năcácăelectronă sauăkhiăph nă ngătừămachăđi năbênăngoƠi,ăk tăh păvớiăionăhydroăvƠăoxyătạoăraăn ớc.
- MƠngătraoăđ iăprotonμălƠăbộă ph năr tăquanătrọngătrongăpinănhiênăli u,ănóă cóă côngăd ngăd năcácăproton,ăđ ngăth iăngĕnăc năcácăelectronădiăchuyểnătừăanodeăsangă cathodeăc aăpinănhiênăli u.
- Ch tăx́cătácμălƠăch tăhóaăhọcăđặcăbi tălƠmăchoăph nă ngăc aăhydroăvƠăoxyăd ă dƠngăh n,ăth ngălƠăbộtăbạchăkim.ă ămộtăs ăloại,ănóăđ căph ătrựcăti pălênămƠng traoăđ iăion;ămộtăs ăloạiăkhác,ănóăđ căph ăr tăm ngălênăgi yăthanăhoặcăv iăthan,ăr tă nhámă vƠă r ă vớiă nhữngă l ă r tă nh ,ă mặtă nhámă ti pă x́că vớiă khíă hydroă vƠă oxy,ă mặtă phẳngămềmăti păx́căvớiămƠngătraoăđ iăproton.
- BộălƠmăẩmμălƠmăẩmăkhíăph nă ng,ăđơyălƠăkhíaăcạnhăquanătrọngăchoăsựăhoạtă độngăc aăpină nhiênăli uăkiểuă mƠngătraoăđ iă proton.ăSựălƠmăẩmăkhôngăt tăthìăkh ă nĕngăd năionăkhôngăthểăx yăra,ăđiềuănƠyălƠmă nhăh ngăđ năhoạtăđộngăc aăpinănhiênă li u.ăL ngăn ớcămƠăkhíăph nă ngăcóăthểăh păth ăph ăthuộcănhiềuăvƠoăđiều ki nă nhi tăđộăc aăquáătrìnhălƠmăẩmă(đặcăbi tălƠăkhiăápăsu tăth p).ăĐiềuănƠyăchoăth y,ăkhíă nóngăh năs ăgiữăđ căl ngăn ớcănhiềuăh năkhíălạnh.
Hình 3.5. Bộ làm ẩm
Mộtăs ăpinăb ătríăbộălƠmăẩmăngayăbênătrong,ăs ăcònălạiăthìăbộălƠmăẩmăđ căđặtă riêngăbênăngoƠi.ăBộălƠmăẩmăđặtăbênătrongăg mănhữngăt mălƠmăbằngăgraphităđặtăn iă ti pănhauăngayătrongăc măpinănhiênăli u,ăvớiăcáchăb ătríănƠy,ăn ớcălƠmăẩmăđ căl yă trựcăti pătừăn ớcălƠmămátăpinăs ăgípăchoăh ăth ngăpinăđ năgi năh n.ăTuyănhiên,ă
tr ngăh pănƠyăthìăn ớcălƠmămátăchoăpinăph iăsửăd ngăn ớcătinhăkhi t,ămặtăkhácă n ớcătinhăkhi tăs ăb ăđóngăbĕngăkhiăgặpăth iăti tălạnh,ădoăđóălƠmătĕngăthêmăv năđềă choăkh iăđộngălạnh.ăH n nữa,ăvi căk tăh păc măpinănhiên li uăvớiăbộălƠmăẩmălƠmă choăk tăc uăc aăpinătr ănênăc ngăkềnhăvƠăkhóăkhĕnătrongăvi căb oătrì,ăb oăd ỡng.
BộălƠmăẩmăđặtăbênăngoƠiălƠăloạiăph ăbi nănh tăhi nănay,ănóăđ căthi tăk ătheoă kiểuămƠngăhayăkiểuăti păx́c.ăBộălƠmăẩmăkiểuămƠngăhoạtăđộng gi ngănh ăkiểuăbộă lƠmăẩmăđặtăbênătrongăpinănhiênăli u. BộălƠmăẩmăkiểuăti păx́căhoạtăđộngăbằngăcáchă phunăn ớcălƠmăẩmălênătrênămộtăbềămặtănóngăhoặcăvƠoătrongămộtăbu ngăcóădi nătíchă bềămặtălớnăđểăl yăkhíăph nă ngăch yăxuyênăquaăđó,ănh ăv yăs ălƠmăchoăkhí ph nă ngăđ căbƣoăhòaăn ớc.ăVớiăcáchăb ătríănƠy,ăn ớcălƠmăẩmăđ căl yătừăn ớcălƠmă mátăhayăđ cl yătừămạchăn ớcăđƣăđ călƠmăẩm.
3.2.2.2 NguyênălỦăho tăđ ng:
Khíă hydroă đ că c pă vƠoă từă phíaă anodeă vƠă khiă oxyă đ că c pă vƠoă từă phíaă cathodeăc aăpinănhiênăli u.ăKhiăhydroăđiăđ nămƠngăđi năphơnăpolymeră(PEMFC),
ch tăx́cătácăs ătáchănóăraăthƠnhăcácăprotonăvƠăcácăelectron;ăcácăprotonăsauăkhiătáchă raăs ăđiăxuyênăquaăPEM,ăcònăcácăelectronăthìăb ăPEMăngĕnălạiăkhôngăchoăđiăxuyênă quaămƠăph iăđiăvòngăquaămộtămạchăđi năbênăngoƠiăđểăvềăcathodeăc aăpinănhiênăli u.ă
quáătrìnhădiăchuyểnnƠyăc aăcácăelectronăs ătạoăraădòngăđi nămộtăchiều.
Đ ngăth i,ăphíaăcathode,ăoxyăđ căcungăc păvƠoăs ăk tăh păvớiăcácăelectronătừă dòngăđi năvƠăprotonăvừaătừăanodeăchuyểnăđ năđểătạoăthƠnhăn ớc.
Hình 3.6. Nguyên lý ho t động của pin PEMạC (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cácăph ngătrìnhăph nă ngăhóaăhọcăx yăraă ăcácăđi năcựcăc aăpinăđ căvi tlạiă nh ăsauμ
Ph nă ngătrênăanode:
2H2 4H+ + 4e- (3.5)
Ph nă ng trên cathode:
O2 + 4H+ + 4e- 2H2O (3.6)
T ngăquát:
2H2 + O2 2H2Oă+ăđi nănĕngă+ănhi tănĕng (3.7)
3.2.2.2 nhăhư ngăc aăápăsu t,ănhi tăđ ăvƠăđ ăẩm
nhăhư ngăc aăápăsu t:
N uăápăsu tălƠmăvi căc aăpinănhiênăli uătĕng,ăđi năápăc aăpinătĕngăvƠăng că lại. Áp su tăcaoăs ăgípăđẩyăoxyăvƠăhydroăvƠoăbênătrongăti păx́căvớiăch tăđi năphơn