Pin nhiên liệu Hydro là pin sử dụng phản ứng điện hóa kết hợp giữa hydro và oxy để sinh điện, nước và nhiệt. Không như pin thông thường, pin nhiên liệu có thể liên tục tạo ra điện chừng nào nhiêu liệu oxy và hydro vẫn còn. Bên cạnh đó, pin nhiên liệu Hydro không xảy ra phản ứng đốt cháy nhiên liệu, không gây ra tiếng ồn và hiệu quả sinh năng lượng cao hơn động cơ đốt trong. Chất thải của phản ứng điện hóa lại chính là nước sạch, do đó đây là loại pin rất thân thiện với môi trường.

Hydro đang được chú ý nhiều như một cách hiệu quả để lưu trữ “năng lượng xanh” từ các nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời. Khí nén là hình thức lưu trữ hydro phổ biến nhất, tuy nhiên pin cũng có thể được lưu trữ ở trạng thái lỏng hoặc rắn.

Các nhà nghiên cứu cho biết, lưu trữ hydro rắn, đặc biệt là hydrua kim loại, đang thu hút sự quan tâm vì nó an toàn hơn, nhỏ gọn hơn và chi phí thấp hơn khí nén hoặc chất lỏng. Bên cạnh đó, hydro rắn có thể hấp thụ và giải phóng hydro một cách thuận nghịch.

Các ứng dụng của hydro rắn bao gồm máy nén hydro, pin sạc, máy bơm nhiệt và lưu trữ nhiệt, tách đồng vị và lọc hydro. Nó cũng có thể được sử dụng để lưu trữ hydro trong không gian, được sử dụng trong vệ tinh và các công nghệ không gian “xanh” khác.

Tuy nhiên, một vấn đề với lưu trữ năng lượng hydro rắn là độ dẫn nhiệt thấp, dẫn đến thời gian sạc và xả chậm.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới giúp cải thiện thời gian sạc và xả hydro ở trạng thái rắn. Kết quả nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Scientific Reports với tiêu đề “Tối ưu hóa thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng hydro hydrua kim loại dựa trên magiê”.

Các nhà nghiên cứu cho biết, chính việc loại bỏ nhiệt nhanh hơn khỏi pin nhiên liệu rắn giúp cho thời gian sạc nhanh hơn. Một số bộ trao đổi nhiệt bên trong đã được thiết kế để sử dụng với bình chứa hydro hydrua kim loại. Chúng bao gồm các ống thẳng, ống xoắn hoặc cuộn xoắn, ống hình chữ U và các cánh tản nhiệt. Sử dụng cuộn xoắn giúp cải thiện đáng kể sự truyền nhiệt bên trong pin. Điều này là do tuần hoàn thứ cấp và có nhiều diện tích bề mặt hơn để loại bỏ nhiệt từ bột hydrua kim loại sang chất lỏng làm mát.

Nghiên cứu của các nhà khoa học đã phát triển thêm một cuộn xoắn để tăng hiệu suất truyền nhiệt. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một cuộn dây hình bán trụ như một bộ trao đổi nhiệt bên trong, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất truyền nhiệt. Thời gian sạc hydro đã giảm 59% khi sử dụng cuộn dây bán trụ mới so với bộ trao đổi nhiệt dạng cuộn xoắn truyền thống.

Hiện tại, các nhà khoa học đang nghiên cứu mô phỏng số của quá trình giải hấp thụ hydro và tiếp tục cải thiện thời gian hấp thụ. Bộ trao đổi nhiệt dạng cuộn dây bán trụ sẽ được phát triển thêm cho mục đích này. Chi tiết tham khảo tại:

Puchanee Larpruenrudee, Nick S. Bennett, YuanTong Gu, Robert Fitch, Mohammad S. Islam. Design optimization of a magnesium-based metal hydride hydrogen energy storage system. Scientific Reports, 2022; 12 (1) DOI: 10.1038/s41598-022-17120-3

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: https://imc.org.vn