vana2
Tài xế O-H
(FCV – Fuel Cell Vehicle hay FCEV – Fuel Cell Electric Vehicle)
Bạn đã biết về những mẫu xe điện, hay xe Hybrid (xe lai điện) là những loại xe tiết kiệm năng lượng mà không gây ô nhiễm môi trường và đang làm mưa làm gió trên thị trường ô tô trên toàn thế giới hiện nay. Vậy, bạn có biết đến một loại xe điện nhưng nó có thể tạo ra năng lượng và sử dụng chính xác năng lượng đó để giúp tiết kiệm môi trường – tất cả cùng một lúc? Đồng thời quá trình tạo ra năng lượng đó cũng hoàn toàn “sạch” và xe không có phát thải. Đây là một dạng hoàn toàn khác của xe điện – xe sử dụng nhiên liệu khí Hydro để tạo ra năng lượng cho pin của xe và giúp xe vận hành.
Hình ảnh minh họaThực tế được xem xét rằng Hydro là nguyên tố phong phú nhất trên Trái đất và bản thân quá trình sản xuất năng lượng này rất thân thiện với môi trường. Các hãng sản xuất, điển hình là Hyundai tin rằng công nghệ này có khả năng tác động đáng kể đến lối sống của chúng ta về mặt bền vững.
Do đó, FCV là mẫu xe mà chúng ta không thể bỏ qua trong thời đại cần thiết việc giảm thiểu khí thải và tối ưu nhiên liệu. Bài viết này ECOCAR sẽ gửi đến các bạn những thông tin cần thiết về mẫu xe này.
Hình ảnh minh họaXe Hydro (FCV) là gì?
FCV (Fuel Cell Vehicle) hay FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) là dòng xe điện sử dụng nhiên liệu là khí Hydro hóa lỏng (khí H2, hydrogen), tức là nó dùng phản ứng Hydro với Oxy để tạo ra điện cung cấp cho động cơ hoạt động. Pin của FCV cũng có thể lưu trữ dòng điện tái sinh khi xe hoạt động.
Hình ảnh minh họaĐây là thế hệ sau của xe điện (EV) với nhiều ưu điểm nổi trội hơn, có cấu tạo cơ bản cùng cách hoạt động giống hệt như EV, chỉ khác nhau ở cách tạo năng lượng điện từ khí Hydro. Đặc biệt, FCV có lượng khí thải ra môi trường bằng 0 vì phản ứng Hydro + Oxy chỉ tạo ra nước (H2O), điều này đồng nghĩa việc xe FCV cực kỳ thân thiện với môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.
Nếu như giới hạn về công nghệ lưu trữ năng lượng pin dẫn đến giới hạn về quãng đường di chuyển trên 1 lần sạc của EV (khoảng 320 – 460 km), thì với FCV giới hạn này đã được phá bỏ. Cụ thể: FCV có thể đi quãng đường trên 500km chỉ với 1 lần nạp Hydro và thời gian nạp chỉ gần 1 phút (tương tự như thời gian nạp nhiên liệu xăng, dầu).
Một số mẫu xe FCV phổ biến: Hyundai Nexo, Honda Clarity Fuel Cell, Toyota Mirai,…
Cấu tạo của xe FCV?
Xe FCV hay FCEV chỉ khác với xe thuần điện (BEV) là nạp năng lượng nhờ quá trình tạo năng lượng từ khí Hydro nên về cấu tạo cơ bản vẫn giống với xe điện thông thường, tức là cũng có những bộ phận cơ bản như: “ắc quy (phụ), bộ pin, bộ chuyển đổi DC/DC, động cơ điện kéo, bộ nạp nhiên liệu, truyền động điện”.
Hình ảnh minh họaNgoài ra, vì sử dụng khí Hydro để tạo năng lượng nên xe FCV sẽ cần trang bị các bộ phận để phục vụ cho việc này. Đây là hệ thống pin nhiên liệu hay còn có thế coi là “trái tim của FCV”. Hệ thống này chuyển đổi nhiệt năng thành năng lượng điện, sử dụng phản ứng hóa học giữa oxy và hydro, năng lượng được tạo ra là kết quả của một phản ứng hóa học thuần túy, không giống như nhiên liệu hóa thạch, không tạo ra khí thải như carbon dioxide.
Có nhiều loại hệ thống pin nhiên liệu khác nhau như PEMFC, SOFC và MCFC, tùy thuộc vào nhiệt độ hoạt động hoặc mục đích chính. Hệ thống này bao gồm các bộ phận sau:
Ngăn xếp pin nhiên liệu
Là một trong những ngăn thiết yếu và đắt tiền nhất vì FCV cần tạo ra điện bằng một tập hợp các điện cực màng riêng lẻ sử dụng hydro và oxy để sản xuất điện. Các ngăn xếp pin nhiên liệu bao gồm hàng trăm viên pin và mỗi pin gồm một màng điện phân, bộ phân tách và chất xúc tác, một điện cực nhiên liệu và một điện cực không khí.
Hệ thống xử lý nhiên liệu
Để tạo ra năng lượng điện hiệu quả cho các ngăn xếp pin nhiên liệu, một thiết bị nhất định là cần thiết. Hệ thống xử lý nhiên liệu có nhiệm vụ chuyển hydro được lưu trữ an toàn trong bình hydro từ áp suất cao đến áp suất thấp và chuyển nó đến ngăn xếp pin nhiên liệu. Nó cũng cải thiện hiệu quả của việc cung cấp hydro thông qua dây chuyền tuần hoàn.
Hệ thống xử lý không khí
Oxy cần thiết để phản ứng với hydro được lấy từ khí quyển. Không khí như vậy được hút vào FCV sẽ đi qua một hệ thống lọc không khí để làm sạch nó khỏi các hạt bụi và các chất không mong muốn khác, giúp không khí sạch hơn. Điều này là cần thiết để giữ ngăn xếp pin nhiên liệu khỏi các chất ô nhiễm.
Hệ thống quản lý nhiệt
Hệ thống pin nhiên liệu yêu cầu một hệ thống quản lý nhiệt để quản lý nhiệt độ của ngăn xếp pin nhiên liệu. Điều này nhằm ngăn chặn màng điện phân bên trong ngăn xếp pin nhiên liệu tiếp xúc với nhiệt độ cao, vì điều đó sẽ hạn chế hiệu suất và tuổi thọ tối ưu.
Ngoài ra, việc sử dụng khí Hydro để tạo năng lượng thì không thể thiếu: Bình nhiên liệu (hydro)
Tích trữ khí hydro trên xe cho đến khi pin nhiên liệu cần. Đây là bộ phận lưu trữ Hydro áp suất cao và có tỷ trọng trên một thể tích thấp, do đó cần nhiều không gian để lưu trữ và khí hydro được tạo áp suất khoảng 700 bar. Do đó, độ an toàn và độ tin cậy của các thùng nhiên liệu cần phải thiết kế và thử nghiệm kỹ lưỡng, đạt được mức độ an toàn đủ lớn.
Bộ điều khiển điện tử công suất: Bộ phận này quản lý dòng năng lượng điện được cung cấp bởi pin nhiên liệu và pin kéo, điều khiển tốc độ của động cơ điện kéo và mô-men xoắn mà nó tạo ra.
Nguyên lý làm việc của xe FCV?
Là thế hệ sau của xe thuần điện (BEV) nên xe FCV có nguyên lý làm việc chỉ khác ở chỗ FCV sản xuất điện bằng cách sử dụng pin nhiên liệu chạy bằng hydro, thay vì chỉ lấy điện từ pin. Trong quá trình thiết kế xe, nhà sản xuất xe xác định công suất của xe bằng kích thước của (các) động cơ điện nhận năng lượng điện từ tổ hợp pin và pin nhiên liệu có kích thước phù hợp.
Hình ảnh minh họaFCV sử dụng một hệ thống đẩy tương tự như của xe điện, trong đó năng lượng được lưu trữ dưới dạng hydro được chuyển đổi thành điện năng bởi pin nhiên liệu. Không giống như các phương tiện động cơ đốt trong thông thường, những phương tiện này không tạo ra khí thải độc hại. Các lợi ích khác bao gồm tăng khả năng phục hồi năng lượng của Hoa Kỳ thông qua sự đa dạng và củng cố nền kinh tế.
FCV được cung cấp nhiên liệu bằng khí hydro tinh khiết được lưu trữ trong bình chứa trên xe. Tương tự như các phương tiện động cơ đốt trong thông thường, chúng có thể tiếp nhiên liệu trong vòng chưa đầy 4 phút và có phạm vi lái xe trên 300 dặm. FCV được trang bị các công nghệ tiên tiến khác để tăng hiệu quả, chẳng hạn như hệ thống phanh tái tạo thu năng lượng bị mất trong quá trình phanh và lưu trữ trong pin. Các nhà sản xuất ô tô lớn đang cung cấp một số lượng hạn chế FCV sản xuất cho công chúng ở một số thị trường nhất định, đồng bộ với những gì cơ sở hạ tầng đang phát triển có thể hỗ trợ.
FCV không chỉ là phương tiện thân thiện với môi trường, mà pin của nó cũng đòi hỏi hiệu suất ổn định, đồ bền cao và công suất mạnh mẽ. Do đó, tạo cơ hội cho các nhà sản xuất ô tô thử nghiệm các công nghệ mới. Đồng thời cũng đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của các ngành liên quan như năng lượng, thép, hóa chất và vật liệu mới cần thiết cho cơ sở hạ tầng, vì Hydro cần thiết cho FCV được lưu trữ vô hạn và quy trình sản xuất thân thiện với môi trường.
Nguồn tham khảo: evscar, energy.gov, hyundaimotorgroup, toyota
