iv

TÓM TẮT
Bố cục của luận văn được thể hiện trong 6 chương, trong đó nội dung chính
được thể hiện rõ qua chương 2, 3, 4 và chương 5. Nội dung của toàn luận văn
được tóm tắt như sau:
+ Lý do chọn đề tài, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, tính khoa học
và thực tiễn của đề tài, nhiệm vụ nghiên cứu, giới hạn và phương pháp nghiên cứu
đề tài.
+ Giới thiệu tổng quan về lịch sử hình thành và phát triển công nghệ pin
nhiên liệu, tầm quan trọng của hydrogen và vấn đề lưu trữ.
+ Khái quát kết cấu, nguyên lý hoạt động và các đặc tính của các công nghệ
pin nhiên liệu sử dụng phổ biến trên các phương tiện giao thông và các lĩnh vực
quan trọng khác.
+ Tính toán các chỉ tiêu đánh giá pin nhiên liệu: suất điện động thuận nghịch,
nhiệt động học, công suất, sự tiêu thụ nhiên liệu và chất oxy hóa, sự tác động của
pin đến môi trường, chi phí chế tạo và độ bền sử dụng pin.
+ Khái quát và phân loại ôtô pin nhiên liệu, nghiên cứu chi tiết về kết cấu và
nguyên lý hoạt động các bộ phận cấu thành nên ôtô pin nhiên liệu, các phương án
bố trí hệ thống truyền lực trên ôtô pin nhiên liệu, quá trình hoạt động của hệ thống
ở các chế độ khác nhau.
+ So sánh và đánh giá hiệu suất sử dụng năng lượng của ôtô sử dụng pin
nhiên liệu với các loại ôtô khác ; kết thúc luận văn là phần kết luận và các kiến
nghị nhằm phát triển để làm nội dung về công nghệ pin nhiên liệu mới hơn, sâu
hơn. v

Cảm tạ iii
Tóm tắt iv
Mục lục vi
Danh sách các chữ viết tắt vi
Danh sách các hình vii
Danh sách các bảng viii
Chưngă1.ăTỔNGăQUAN 1
1.1
Đặt vấn đề 1
1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 3
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 6
1.3 Cơ sở khoa học và thực tiễn đề tài 7
1.3.1 Cơ sở khoa học 7
1.3.2 Tính thực tiễn đề tài 7
1.4 Mục đích nghiên cứu 7
1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài 8
1.5.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 8
1.5.2 Giới hạn đề tài 8
1.6 Phương pháp nghiên cứu 8
Chưngă2. CăSỞăLÝăTHUYẾT 9
2.1 Tổng quan về pin nhiên liệu 9
2.1.1 Khái niệm 9
2.1.2 Lịch sử phát triển 10
2.1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 13
2.1.3.1 Cấu tạo chung của pin nhiên liệu đơn giản 13
2.1.3.2 Nguyên lý hoạt động cơ bản 13
2.1.4 Cụm pin nhiên liệu và hệ thống pin nhiên liệu 15
2.1.4.1 Cụm pin nhiên liệu 15
2.1.4.2 Hệ thống pin nhiên liệu 16

3.2.4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 48
3.2.4.2 Các đặc điểm 50
3.2.5 Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) 51
3.2.5.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 51
3.2.5.2 Các đặc tính 52
3.2.6 Pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC) 53
3.2.6.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 53
3.2.6.2 Các đặc tính 54
Chưngă4:ăCỄCăCHăTIểUăĐỄNHăGIỄăPINăNHIểNăLIU 58
4.1 Suất điện động thuận nghịch của pin nhiên liệu 58
4.2 Nhiệt động học của pin nhiên liệu 61
4.2.1 Hiệu suất lý tưởng (
lt

) 61
4.2.2 Hiệu suất điện áp 62
4.2.2.1 Sụt áp do kích hoạt 62
vii

4.2.2.2 Sụt áp do điện trở trong pin 63
4.2.2.3 Sụt áp do nồng độ các chất tham gia phản ứng 64
4.2.3 Hiệu suất sử dụng 65
4.2.4 Hiệu suất tổng quát 65
4.3 Công suất của pin nhiên liệu 66
4.3.1 Năng lượng chuyển đổi của pin nhiên liệu 66
4.3.2 Dòng điện do pin nhiên liệu phóng ra 67
4.3.3 Các đường cong đặc tính của pin nhiên liệu 69
4.4 Sự tiêu thụ nhiên liệu và chất oxy hóa 71
4.5 Sự tác động của pin nhiên liệu đến môi trường 72
4.6 Chi phí chế tạo và độ bền sử dụng của pin nhiên liệu 74

5.5.1.2 Chế độ chỉ có pin nhiên liệu kéo xe 98
5.5.1.3 Chế độ chỉ có PPS kéo xe 99
5.5.1.4 Chế độ pin nhiên liệu vừa kéo xe vừa sạc cho PPS 100
5.5.1.5 Chế độ chỉ có phanh tái sinh 101
5.5.1.6 Chế độ phanh lai 101
5.5.2 Sự dao động năng lượng của PPS 103
5.6 So sánh hiệu suất năng lượng trên các loại ô tô 104
5.6.1 Hiệu suất năng lượng của ô tô sử dụng động cơ xăng 105
5.6.2 Hiệu suất năng lượng của ô tô lai điện 106
5.6.3 Hiệu suất năng lượng của ô tô điện 106
5.6.4 Hiệu suất năng lượng của ô tô pin nhiên liệu 106
Chưngă6.ăKẾTăLUẬNăVÀăKIẾNăNGHỊ 108
6.1 Kết luận 108
6.2 Kiến nghị 109
TÀIăLIUăTHAMăKHO 111 x

DANH MỤC T VIẾT TT
Từ vit tắt Ting anh Giiănghĩaăting vit
Accu c quy
Anode Cực dương
Cathode Cực âm
Electrolyte Chất điện phân
Fuel Cell Pin nhiên liệu
Garage Ga ra, nhà đỗ xe

w/o CCS Wood/oil Gỗ/dầu
Carbon Capture and Storge Thu giữ và loại bỏ cacbon
UTC United Technologies Công nghệ tổng hợp xii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH
TRANG
Hình 1.1: Biểu đồ thống kê số lượng xe tại Việt Nam 2
Hình 1.2: Mẫu xe mang tên B-Class F-Cell 5
Hình 2.1: Sơ đồ mô tả quá trình chuyển đổi năng lượng pin nhiên liệu 9
Hình 2.2: Quá trình tạo ra dòng điện của pin nhiên liệu 9
Hình 2.3: Mô hình thí nghiệm của Sir William Robert Grove 11
Hình 2.4: Mô phỏng cấu tạo chung của pin nhiên liệu 13
Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo của cụm pin nhiên liệu 16
Hình 2.6: Sơ đồ khối của một hệ thống pin nhiên liệu 16
Hình 2.7: Hệ thống chế biến nhiên liệu từ quá trình tinh chế bằng POX 21
Hình 2.8: Năng lượng, khối lượng và thể tích nhiên liệu theo áp suất 23

Hình 4.2: Đường cong điện áp của pin phụ thuộc vào mật độ dòng 67
Hình 4.3: Đường cong đặc tính V-A của pin nhiên liệu 69
Hình 4.4: Đường cong đặc tính P-A của pin nhiên liệu 70
Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn đặc tính V-A, P-A của pin nhiên liệu 70
Hình 4.6: Biểu đồ so sánh mức khí thải CO
2
của một số loại ô tô 73
Hình 4.7: Đồ thị thể hiện phần trăm chi phí chế tạo pin nhiên liệu 74
Hình 4.8: Đồ thị thể hiện phần trăm chi phí điện cực bằng bạch kim 75
Hình 4.9: Biểu đồ thể hiện chi phí vật liệu, giá thành 75
chế tạo pin nhiên liệu phụ thuộc vào thành phần bạch kim
Hình 4.10: Dự đoán chi phí chế tạo một pin nhiên liệu đến năm 2012 76
Hình 4.11: Mô hình tương tác 3 giai đoạn ở lớp xúc tác 79
Hình 5.1: Sơ đồ bố trí các bộ phận trên ô tô pin nhiên liệu 82
Hình 5.2: Hệ thống truyền động của một ô tô pin nhiên liệu điển hình 85
Hình 5.3: Ô tô pin nhiên liệu sử dụng nhiên liệu thứ cấp (a) và 85
ô tô pin nhiên liệu sử dụng hydro trực tiếp
xiv

Hình 5.4: Bình chứa Quantum có thể tích nén đến gần 69 bar 87
Hình 5.5: Cấu tạo bình chứa hydro lỏng 88
Hình 5.6: Cấu tạo của bộ chuyển đổi nhiên liệu 89
Hình 5.7: Nguyên lý hoạt động của siêu tụ 91
Hình 5.8: Một siêu tụ điển hình 92
Hình 5.9: Các phương án bố trí hệ thống truyền lực 95
Hình 5.10: Sơ đồ truyền công suất ở chế độ kéo lai 98
Hình 5.11: Sơ đồ truyền công suất ở chế độ chỉ có pin nhiên liệu kéo 99
Hình 5.12: Sơ đồ truyền công suất ở chế độ PPS kéo 99
Hình 5.13: Sơ đồ truyền công suất ở chế độ pin 100
nhiên liệu vừa kéo vừa sạc cho PPS

Luận văn tốt nghiệp cao học CBHD: PGS.TS ĐăVĔNăDǛNGăăă

1
Chưngă1
TNGăQUAN

1.1
ĐT VN Đ
Cóă thểă khẳngă đnh,ă că thăgiớiăđangă bă phăthuộcănặngănềă vƠoă mộtănềnă
kinhătă nhiênăliuăhóaă thạch.ă Nhiênă liuăđaăsă sửădngătrênăcácă phngă tină
giaoăthôngănhăxe,ătƠuălửa,ămáyăbay,…lƠăxĕngădầu.ăHnănữa,ămộtătălăkháăcao
cácănhƠă máyă đinădùngădầuă ha,ăkhíă thiênănhiênăhayăthană đá.ă Nuă khôngăcóă
nhiênăliuăhóaăthạchăthìănềnăkinhătăcǜngănhăphngătiênăgiaoăthôngăvnătiă
săriăvƠoăkhngăhong,ăngngătr.ăHayănóiăcáchăkhác,ătoƠnăbộăxƣăhộiăhinăđạiă
ngƠyănayăđềuăphăthuộcăvƠo nhiênăliuăhóaăthạch.
ThăgiớiăđangălơmăvƠo tìnhătrạngăkhngăhongăngunănhiênăliuătruyềnăthng,ă
theo dựăbáoăcaăCăquanăNĕngălng Qucăt,ăvớiătcăđộăkhaiăthácăvƠătiêuăthănĕngă
lngătruyềnăthngăgiaătĕngănhăhinănayăthìăcácăsnăphẩmătừădầuăm (xĕng,ădầu)ăsă
chínhăthựcăcạnăkităkhongăhnă30ănĕmănữa.ăMặtăkhác,ăgiáădầuămăkhôngăngừngăleoă
thang,ănhăhngătrựcătip đnăđiăsng, kinhătăcaăngiădơn,ănhăhngăkhôngă
nhăđnăhoạtăđộngăsnăxut,ăkinhădoanhăcaăcácătăchc,ădoanhănghip,…
Sựăôănhimămôiătrng giaătĕng nhăhinănayăchăyuălƠădoăkhíăthiătừăcácă
phngătinăgiaoăthôngăcăgiới,ăchtălngăkhôngăkhíăhinănayăđangălƠăhiăchuôngă
báoăđộng.ăKhíăthiătừăcácăphngătinăsửădngăđộngăcăđtătrongăbaoăgmăcácăchtăôă
nhimătrongăkhíăx vƠătingănădoăđộngăcăgơyăra đƣănhăhngătrựcătipăđnăscă
kheăcaăconăngiănhăcácăbnhμăcăthểăbăthiuăôxy,ănhcăđầu,ăbunănôn, khóăthể,
suyăhôăhp,ăgơyăriăloạnăthầnăkinh,ălƠmătrẻăemăchmăphátătriển,… Theo thng kê

trong khi giáăthƠnhăxĕngădầuăngƠyămộtăgiaătĕng.ăNgoƠiăra,ănhiênăliuăthtăthoátănƠyă
khiăthiăraăngoƠiălƠănguyênănhơnăchínhăgơyăôănhimămôiătrng,ăgơyăraăcácăcĕnăbnhă
nguy hiểm choăconăngi…
VyălƠmăthănƠoăđểăgiiăquytăđcătìnhăhìnhăđangăkhanăhimăngunănhiênăliuă
truyềnă thngă cǜngă nhă gimă ôă nhimă môiă trng,ă trongă đóă vnă đềă ôă nhimă môiă
trng rtăcpăbáchăvƠăđang đc cácăqucăgia quanătơmăhƠngăđầu.ăTrớcătìnhăhìnhă
đó,ăcácănhƠăsnăxutăô tô,ăxeămáy,ăcácătrngăđạiăhọc,ăcácăvinănghiênăcuăđƣăvƠă
đangătìmăraănhữngăgiiăphápăđểăkhcăphcăhayăhạnăchăđnămcătiăthiểuănhăhngă
caăôănhimădoănhữngăphngătinăgiaoăthôngăgơyăra, có thể kể đn các gii pháp:
Luận văn tốt nghiệp cao học CBHD: PGS.TS ĐăVĔNăDǛNGăăă

3
- XửălýăbênătrongăđộngăcănhănghiênăcuăhoƠnăthinăquáătrìnhăcháyăvƠăhoƠnă
thinăktăcuăđộngăc.
- Sửădngăđộngăcăđin,ăđộngăcăhybrid.
- ĐtălạiăkhíăxăvƠălọcăcácăđộcătătừăkhíăx.
- Tìmăraăcácăngunănhiênăliuămới,ăsạchăkhôngăgơyăraăôănhimămôiătrngăhoặcă
nuă cóă thìă hƠmă lngă rtă nhănhă nhiênăliuăkhíă hóaă lngă LPG,ăkhíă thiênă nhiênă
CNG,ăcnăsinhăhọc,ănhiênăliuătừădầuăthựcăvtă(biodiesel),…
Trongăcácănhiênăliuămới, ítăgơyănhăhngăđnămôiătrngăvƠ đểăthayăthăchoă
nhiênăliuătruyềnăthngăsửădngăăđộngăcăđtătrong cóăthểăkểăđnăcôngănghăFuel
Cell hayăcònăgọiălƠăpin nhiên liu.ăVicăsửădng pin nhiênăliuăkhôngănhữngăgiiă
quytăđcăcácăvnăđềăđƣănêuătrênămƠăcònăgiiăquytăhƠngăloạtăcácănhcăđiểmămƠă
độngăcăđtătrongăgặpăphiănhμăgimătingăn,ăgimăktăcuăcácăchiătităquayătrên
xe, nâng cao hiuăsut,… Hinănay,ăkhông những các nớcătiênătinămà c các quc
gia đang phát triển đều quan tâm và đầu t nghiên cu giiăphápăhữuăíchămà công
ngh pin nhiên liu mang lại.
Từ thực t đƣ nêu, đề tài ắNghiên cu kh nĕng ng dng pin nhiên liu trên
các phng tiên giao thông tại Vit Nam”ăđƣ đc thực hin.
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NC

mănhiênăliê
̣
uătrong vƠiăph́t. Chiêcăxeăna

yădu

ngăphngăpha

păđiê
̣
năphơnăn

că
đểăcóăhydrogenăchạyămáyăxeăthayăxĕng ,ănhngăsauăđo

ăthố

ăkhôngăaiăngheăno

iăgố

ăvêă
phátăminhănƠyănữa . Henryăsinhătr
̉
ngăbĕngănghêăth
̣
ăđiê
̣
năva


dăcháyăvƠ khóăboăqun.ăNhómănghiênăcuădoăGiáoăsăGaborăLaurencryăđngăđầuă
thuộcă EPFLă cùngă vớiă Mattthiasă Belleră vƠă Ralfă Ludwigă thuộcă Trngă Đạiă họcă
Rostockă(Đc),ăbớcăđầuăđƣătìmăraăcáchăthcăbinăđiăhydroăthƠnhăaxítăfomicănhă
vƠoămộtăchtăx́cătácăvƠăkhíăthiăCO
2
vn tnătại trongăkhôngăkhí.ăPhnăngănƠyăsinh
raămộtăchtărtăkhóăbtălửaăvƠăchtălngăănhităđộătngăđngăsoăvớiăxungăquanh.ă
Tipăđó,ăthôngăquaăchtăx́cătácămới,ăaxítăfomicăđcăchuyểnălạiătrạngătháiăkhíăCO
2

vƠăhydro.ăTạiăđơy,ăhydroăcóăthểăđcăchuyểnăđiăthƠnhănĕngălngăđinăvƠăcungăcpă
nhiênăliuăchoăđộngăcăôătô.ăTrớcăđơy,ăvicăchuyểnăđiăhydroăthƠnhăaxítăfomicăphiă
cầnătớiăchtăx́cătácăđtănhăruthenium,ănhngănay,ăcácănhƠăkhoaăhọcăThyăSĩăđƣă
thƠnhăcôngătrongă vicătină hƠnhă phnăngă từă nguyênăliuăstăvƠă mộtă să kimăloạiă
thôngădngămƠăgiáăthƠnhăthp.
- CácănhƠăkhoaăhọcăTrungăQucăđƣăphátătriểnămộtăhăthngăpinănhiênăliuăcóă
thểătạoăraăđinătừăhpăchtăhữuăcăvƠălƠmăsạchănớcăthi.ăNghiênăcuămớiăđcăcôngă
bătạiătrênătạpăchíăChemicalăCommunications. Họăđƣătạoăraămộtăloạiăpinănhiênăliuă
sửădngăánhăsángălƠmăx́cătác,ăcóăcựcădngălƠăngăoxitătitanăcựcănh,ăcựcăơmălƠmă
bằngăbạchăkim.ăPinănƠyăcǜngăsửădngăánhăsángăđểăphơnăhyăcácăhpăchtăhữuăcăcóă
trongăchtăthi,ăsnăxutăraăcácăđinătừăcóăkhănĕngăđiăxuyênăquaăcựcăơmăvƠăbinăđiă
nĕngălngăhóaăhọcăthƠnhăđin. Theoă ôngăYanbiaoăLiu,ătrngănhómănghiênăcuă
Luận văn tốt nghiệp cao học CBHD: PGS.TS ĐăVĔNăDǛNGăăă

5
ĐạiăhọcăShanghaiăJiaoăTong,ăcácăhpăchtăhữuăcătrongănớcăthiălƠăngunănĕngă
lngăquanătrọng.ăVƠăvicătìmăraăphngăphápătipăcnăbềnăvữngăđểăthuăhiănĕngă
lngătừăchtăthiălƠănhuăcầuăcầnăthit. CácănhƠăkhoaăhọcăđƣăsửădngăpinăđểăxácăđnhă
cácătạpăchtăvƠăhpăchtăkhácănhauătrongăcácămuăchtăthi.ăÔngăLiuăchoăbit, thay
vìăsửădngătiaăcựcătímălƠmăchtăx́cătác,ăhăthngăsửădngăánhăsángănhìnăthyăđc

loại ô tô sử dng nhiên liu sạch, thân thin với môi trng. Không ch ng dng
trên ô tô, pin nhiên liu còn có thể sử dng trên các loại xe mô tô, xe gn máy. Có
thể nói, nhiên liu sạch này đang phát triển vt trội ca nó về tit kim nĕng lng
và gim ô nhim môi trng. Tuy nhiên, conăngi phi vt qua thử thách về công
ngh và giá thành sn xut để pin nhiên liu đc sử dng ph bin.
1.2.2 Tìnhăhìnhănghiênăcuătrongănưc:
Tại Vit Nam, công ngh này tng đi mới, khái nim về pin nhiên liu có vẻ
nh rt xa lạ, bi vì các nớc phát triển cha tìm cách khc phc các nhc điểm về
giá thành và công ngh để sử dng ph bin.
Nớc ta là một trong những nớc có nền kinh t đang phát triển, Khoa học Kỹ
thut cha cao, cho nên vic đầu t nghiên cu thit k loại công ngh mới này cha
đc quan tâm đ́ng mc, ch  bớc đầu nghiên cu ng dng trên các loại thit b
cầm tay (đin thoại, máy tính xách tay,…).ăVào cui nĕm 2004, Phân vin Vt lý
Thành ph H Chí Minh đƣ công b những kt qu đầu tiên về pin nhiên liu do
Tin sĩ Nguyn Mạnh Tun nghiên cu. Theo Tin sĩ,  nớc ta do điều kin công
ngh, khí hu,…ăcho nên vic ch tạo ra loại pin sử dng nhiên liu hydro là vô
cùng khó khĕn (vn đề lu trữ, bo qun vì hydro d rò r, nu gặp tia lửa trong
không khí d phát n,…). Ông đề xut hớng nghiên cu sử dng nhiên liu cn
methanol để ch tạo ra pin nhiên liu, pin này có đặc điểm: nhit độ làm vic thp,
an toàn trong lu trữ và bo qun, tui thọ pin cao.
Một nghiên cu khác đc Tin sĩ Nguyn Chánh Khê và các cộng sự tại
Trung tâm Nghiên cu và Phát triển ậ Khu công ngh cao Tp.HCM công b nĕm
2005. Đó là vic ch tạo thành công màng chuyển đi proton, vn là cái ct lõi
chính ca công ngh và đang đc nghiên cu từ vt liu nanoătrongănớc. Bên
cạnh đó, nhóm cǜng đang bt đầu sử dng cacbon nanotube trong vic tạo ra một
cht xúc tác mới có kh nĕng dn đn tĕng hiu sut chuyển hóa đin nĕng, gim chi
phí và kích thớc ca pin nhiên liu.
Luận văn tốt nghiệp cao học CBHD: PGS.TS ĐăVĔNăDǛNGăăă

7

8
1.5 NHIMăVỤăNGHIểNăCỨUăVÀăGIIăHNăĐăTÀI
1.5.1 Nhim v nghiên cu:
- Giới thiu tng quan về lch sử hình thành và phát triển công ngh pin nhiên
liu, tầm quan trọng ca hydrogen vƠăvnăđềăluătrữ.
- Giới thiu khái quát các công ngh pin nhiên liu thng đc sử dng trên
các phng tin giao thông và  các lĩnh vực khác.
- Nghiên cu và tính toán các ch tiêu đánh giá pin nhiênăliuănhăhiuăsut,ă
dòngăđinădoăpinăphóng,ăcôngăsut,ăanătoƠnăvớiămôiătrng,ăchiăphíăchătạoăpin,
- Nghiên cu kt cu ca ô tô pin nhiên liu vƠăcácăquáătrìnhăhoạtăđộngăcaămộtă
ô tô pinănhiênăliu.
- So sánh và đánh giá hiuăsutănĕngălngăsửădngăcaăcácăloạiăô tô khác nhau
vớiăô tô dùngăpinănhiênăliu.ă
1.5.2 Gii hn đ tài:
Do thi gian và kinh phí thực hin đề tài có hạn, hn nữa nền công ngh ca
Vit Nam cha phát triển để đáp ng kp thi xuă hớng phát triển ca th giới.
Chính vì vy, phạm vi thực hin ch dừng lại  phần ắNghiên cu kh nĕng ng
dng pin nhiên trên các phng tin giao thông tại Vit nam”ătrên c s lý thuyt,
mà cha đi nghiên cu thit k, ch tạo pin có kh nĕng ng dng thực tin trên các
phng tin giao thông  nớc ta.
1.6 PHNGăPHỄPăNGHIểNăCỨU
Đề tài đc thực hin dựa trên các phng pháp nghiên cu sau:
- Phng pháp thu thp thông tin từ ngun tài liu có liên quan nh: sách, báo,
tạp chí,… đƣ xut bn.
- Phng pháp k thừa các công thc thực nghim đƣ có.
- Phng pháp tip cn với các kt qu công b mới nht về công ngh pin
nhiên liu từ các các nhà khoa học, các công ty ô tô niătingătrênăthăgiới,…
- Phng pháp tính toán s liu thựcănghim.
- Phng pháp so sánh và đánh giá dựa trên các s liu thu thp, tính toán từ
thực nghim. Hình 2.2. Quá trình to ra dòng điện của pin nhiên liệu

Luận văn tốt nghiệp cao học CBHD: PGS.TS ĐăVĔNăDǛNGăăă

10
Nh vy, các phn ng trong pin nhiên liu hoàn toàn không có sự cháy nh 
động c đt trong, chính vì lý do này, hàm lng khí CO
2
thi môi trng rt ít,
gim đn mc thp nht kh nĕng gây ô nhim môi trng và hin tng hiu ng
nhà kính. Nu sử dng nhiên liu là hydro nguyên cht và oxy thì pin nhiên liu ch
sinh ra nhit và nớc.
Tng tự nh accu, pin nhiên liu là thit b tạo ra dòng đin nh phn ng
hóa nĕng. Tuy nhiên, điểm khác bit giữa accu và pin nhiên liu  ch pin nhiên liu
tạo ra dòng đin một cách liên tc cho đn khi ngừng cung cp ngun nhiên liu cho
pin, trong khi accu phi nạp đin sau thi gian sử dng. Chng t, về mặt tạo ra
dòng nĕng lng thì pin nhiên có u điểm vt trội hn so với accu.
Có thể khẳng đnh, pin nhiên liu là một trong các ngun nĕng lng ch đạo
hin nay, nhiên liu ch yu ca pin là hydro thì tn tại vô hạn trong tự nhiên hoặc
có thể điều ch từ các ngun nĕng lng khác nh: sn xut hydro từ nĕng lng
hóa thạch, đin phân nớc, ngun nĕng lng tái sinh,…
2.1.2 Lchăsửăphátătrin:
Pin nhiênăliu đcănhƠăkhoaăhọcăngiăxăWalesăSirăWilliam Robert Grove
(1811 ậ 1896)ăchătạoăthƠnhăcôngămôăhình thựcănghimăđầuătiênăvƠoănĕmă1839 ă
Anh,ăvớiănhữngăamăhiểuăvềănguyênălýăđinăphơnăcùngăvớiăsựănghiênăcu,ăsángătạo,
ôngăđƣăđoăchiềuăđinăphơnănớcăđểăchoăraăđiăpinănhiênăliu gmă2ăđinăcựcăplatină

phíărtătnăkémănênăngădngăcôngănghăpinănhiênăliuătrongăkỹăthutăbăgiánăđoạnă
mãi choătớiăthpăniênă1λ50.ăSauăchinătranhăthăgiớiăthă2,ăcácăcngăqucănhằmă
cngăcăvăthăcaăđtănớcămìnhăđƣăkhôngăngừngătĕngăchiăphíăđầuătăchoăngƠnhăkỹă
thut quơnăsựăvƠăngƠnhăduăhƠnhăvǜătr.ăChínhăvìăvy,ăcácătƠuăduăhƠnhăvǜătr,ătƠuă
ngầmăđcăcácănhƠăkhoaăhọcăsửădngăngunănĕngălngămớiătinădngăvƠăcóăhiuă
quăcao đểăthayăth choăngunănĕngălngătruyềnăthng.
CăquanăvǜătrăNASAăcaăMỹăđƣăquytăđnhădùngăcáchăsnăxutădòngăđină
trựcătipăbằngăphngăphápăhóaăhọcăthôngăquaătăbƠoănhiênăliuătrongăcác chngă
trìnhăcaăGeminiăvƠăApollo.ăGeminiăđcăNASAăphátătriểnăvƠoănĕmă1λ65ăvớiăcôngă
sută 1,5 kW.ă Vică sửă dngă côngă nghă pină nhiênă liuă nƠyă khôngă nhữngă mangă lạiă
Luận văn tốt nghiệp cao học CBHD: PGS.TS ĐăVĔNăDǛNGăăă

12
dòngăđinătheoămongămunămƠăcònăcungăcpănớcăungătinhăkhităcho các nhà du
hƠnhăvǜătr.
Trongăsutănhữngănĕmă1λ70,ăcôngănghăpinănhiênăliuăphátătriển vƠăngădngă
choăcácăhăthngătrênătráiăđt.ăCuộcăkhngăhongănĕngălngătừănĕmă1λ73ăđnănĕmă
1λ7λăđƣăgípăcácănhƠăkhoaăhọcănălựcănghiênăcuăvềătăbƠoănhiênăliuănhăChínhă
phăHoaăKỳăđangătìmăkimăcáchăthcămớiăđểăítăphăthuộcăvƠoăvicănhpăkhẩuăxĕng,
dầu.
VƠoănhữngănĕmă80ăcaăthăkỷă20,ăpinănhiênăliuăđcăsửădngătrongăcácănhƠă
máyăđinăcóăcôngăsutătừă20 kWăđnă50 kW,ăvƠătừăđóăchoăđnănayăđƣăcóărtănhiềuă
nhƠămáyăsửădngănĕngălngănƠyăăcácănớcăphátătriểnănhăMỹ,ăNht,ăCanada,…
vớiăcôngăsutăđcăciăthinălênăđnăhƠngătrĕmăMWăvƠătuiăthọăngƠyăđcănơngălên.ă
Đặcăbităcóăthểăkểăđnăpinănhiênăliuăraoăđiăprotonăsửădngătrênăcácăphngătină
giaoăthôngăđƣătạoăraăbớcăđộtăpháăchoăngƠnhăcôngănghăxeăhi trênăthăgiới,ăchicăxeă
đầuătiênăsửădngăpinănhiênăliuăđcăgiớiăthiuăbiăcôngătyăCanada,ăBallardăvƠoănĕmă
1993. Từăđó,ăpinănhiênăliu đcăsựăquanătơmăhầuăhtăbi cácăcôngătyăhƠngăđầuăthă
giới nhμăFord,ăGeneralăMotoră(Mỹ),ăToyota,ăHonda (Nht),ăDaimler Benză(Đc),ă
Hyundaiă(HƠnăQuc),… nghiênăcu,ăngădngăđểătạoăraăcuộcăchạyăđuaămớiăvềăcôngă


Hình 2.4. Mô phỏng cấu to chung của pin nhiên liệu
HaiăđinăcựcănƠyăđcălƠmăbằngăchtădnăđină(kimăloại,ăthanăchì,…),ăvìămộtă
tăbƠoănhiênăliuătạoăraămộtăđinăthărtăthp,ădoăđóăchtăđinăphơnădùngăđểătạoăraă
đinăthălớnăthìăcầnăphiădùngănhiềuătăbƠoăriêngălẻăniătip, chngăchtălênănhauă(có
thểăsửădngăăthểărn, thểălngăhoặcăcóăcuătŕcămƠng).
NgoƠiăra,ătùyăthuộcăvƠoămcăđíchăsửădngăcaăpinănhiênăliuămƠăcóăthêmăcácă
thităbăphătrăkhácăđiăkèmănhμămáyănén,ămáyăbmăđểăcpăkhíăđầuăvƠo,ăhayăsửă
dngătrongăquáătrìnhătraoăđiănhit,…
2.1.3.2 NguyênălỦăhotăđngăcăbn:
Miăpinănhiênăliuăgmăcóăđinăcựcăơmă(cathode)ăvƠăđinăcựcădng (anode).
PhnăngăsinhăraăđinănĕngăxyăraătạiăhaiăđinăcựcănƠy.ăGiữaăhaiăđinăcựcăcònăchaă
chtăđinăphơn,ăvnăchuyểnăcácăhạtăđinătíchătừăcựcănƠyăsangăcựcăkhác,ăvƠăchtăx́că

Trích đoạn Đánh giá chu kỳ tuổi thọ của pin nhiên liệu Chư ngă5.ăỨNGăDỤNGăPINăNHIểNăLI UăTRểNăỌ TÔ Khái quát về ôtô pin nhiên liệu

---