CHƯƠNG 4 NĂNG LƯỢNG MỚI SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ
4.8. Fuel cell (Pin nhiên liệu)
4.8.4. Phân loại pin nhiên liệu
Hiện nay, có rất nhiều kiểu pin nhiên liệu, sự khác nhau của chúng chủ yếu là ở chất điện phân, loại nhiên liệu mà chúng sử dụng, nhiệt độ vận hành của chúng...Tuy nhiên người ta thường dựa vào chất điện phân để phân loại cho chúng. Theo cách phân loại này, pin nhiên liệu hiện nay có 5 loại chính như sau:
- 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 50oC- 80oC. Loại pin này được sản xuất nhiều nhất để sử dụng cho các phương tiện vận tải vì cơng suất lớn, nhiệt độ vận hành thấp và ổn định. Tuy nhiên, sản phẩm tham gia phản ứng phải có độ tinh khiết cao.
114 - 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 150oC- 200oC 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.
- 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 cơng nghệ lớn như nhà máy phát điện. - Pin nhiên liệu cacbonat nóng chảy (MCFC): Loại pin nhiên liệu này cũng giống như
SOFC, chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao, khoảng 600oC – 650oC. MCFC thích hợp cho cơng 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.
- Pin nhiên liệu kiềm (AFC): Đây là loại pin nhiên liệu sử dụng chất điện giải là kiềm
được dùng trong chương trình Khơng Gian Hoa Kỳ (NASA) từ năm 1960. Năng suất của AFC sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều nếu ơ nhiễm. Do đó, AFC cần phải có hydro và oxy tinh khiết. Nhiệt độ hoạt động 60oC – 90oC. 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.
Ngoài các pin nhiên liệu chính trên, cịn có một loại pin nhiên liệu đang được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các thiết bị nhỏ gọn như điện thoại di động, máy tính xách tay... đó là pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp, viết tắt là DMFC ( Direct methanol fuel cell). Loại pin này có cấu tạo tương tự như PEMFC và có thể được xem là một dạng đặc biệt của PEMFC , nhưng điểm khác biệt so với PEMFC thông thường là loại pin này sử dụng nhiên liệu methanol trực tiếp mà khơng cần chuyển hóa thành hydro từ bên ngồi.