[GIẢI PHÁP] Xe Chạy Bằng Nhiên Liệu Hydro

Hệ thống pin nhiên liệu hoạt động giống như động cơ của xe động cơ đốt trong. Hydro và không khí phản ứng để tạo ra điện. Có nguy hiểm nào bao gồm điện giật không? Các nhà nghiên cứu tự tin nói rằng nó đủ an toàn. Ô tô hiện nay phần lớn được chia thành: xe động cơ đốt trong (xăng, dầu diesel, LPG), xe động cơ đốt trong + xe điện (hybrid, plug-in hybrid), xe điện và xe chạy bằng hydro.

Xe điện sẽ sớm trở thành xu hướng chủ đạo của thị trường. Vậy, sự khác biệt giữa xe điện và xe chạy điện hydro là gì? Hãy cùng B2bmart tìm hiểu nhé!

Phản ứng tách Hydro dạng ion

Phương tiện chạy bằng khí hydro là một cách để tạo ra điện. Kết hợp hydro và oxy để tạo ra điện và nước. Ngoài pin lớn, xe điện chạy bằng hydro được trang bị hệ thống pin nhiên liệu riêng biệt và được cung cấp năng lượng từ phản ứng điện hóa giữa hydro và oxy. Không khí xung quanh chúng ta, lọc bụi trong không khí và tạo ra nước tinh khiết khi hydro và oxy gặp nhau.

Vì vậy, có yếu tố nào có thể gây nguy hiểm cho con người trong quá trình này không? Chúng tôi đã thành lập một nhóm nghiên cứu và phát triển xe điện hydro chuyên phát triển hiệu suất, độ an toàn và độ bền của hệ thống pin nhiên liệu hydro. Hệ thống pin nhiên liệu với hiệu suất an toàn và độ bền nâng cao.

Trung tâm R&D Hyundai về xe pin nhiên liệu fuel cells 

Theo giám đốc bộ phận Korea-Il, chìa khóa cho hiệu suất thân thiện với môi trường của xe điện hydro là hệ thống pin nhiên liệu. Làm cách nào để đảm bảo độ an toàn và độ bền của hệ thống pin nhiên liệu? 

Không giống như động cơ xăng dầu, hệ thống pin nhiên liệu chạy điện áp cao hàng trăm vôn. Vì nó có thể gây nguy hiểm cho con người nên điều quan trọng nhất là đảm bảo an toàn điện.

Điều cơ bản là duy trì điện trở cách điện để dòng điện không bị rò rỉ ra ngoài và tính liên tục của điện giữa các bộ phận phải được bảo đảm để ngay cả khi dòng điện bị rò rỉ. Nó vẫn chảy tốt ra bên ngoài mà không gây hại cho cơ thể con người. điều rất quan trọng là đảm bảo an toàn điện và an toàn hydro. 

Hệ thống pin nhiên liệu hydro trên động cơ xe Hyundai

Trong phòng thí nghiệm, ngoài tính năng cơ bản, cách điện (ngăn dòng điện đi qua), độ kín khí (bịt kín một khe hở để Hidro không bị rò rỉ), độ bền, độ rung, va đập, chống thấm nước và chống bụi, ăn mòn, môi trường (nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao, chu kỳ nhiệt). Độ an toàn và độ bền đã được xác nhận thông qua các thử nghiệm khác nhau như đánh giá.

Hệ thống pin nhiên liệu của Nexo đảm bảo độ bền trong 10 năm và 160.000 km, nhưng nhóm nghiên cứu đang thiết kế và phát triển nó để có độ bền vượt xa thời hạn bảo hành này. Hệ thống pin nhiên liệu của NEXO được thiết kế để được kiểm soát an toàn nhằm chuẩn bị cho nhiều tình huống. 

Những loại thử nghiệm nào đang được thực hiện liên quan đến sự an toàn của hệ thống pin nhiên liệu? 

Ngay cả sau các thử nghiệm được mô tả ở trên, chúng tôi đã xác nhận rằng độ kín khí, cách nhiệt và hiệu suất đáp ứng các tiêu chí mong muốn. Trong đó bộ điều khiển có thể chẩn đoán và phản ứng với các trục trặc của hệ thống. Có rất nhiều trường hợp, từ lỗi cảm biến ở quy mô nhỏ đến rò rỉ hydro không chủ ý và tiếp xúc với điện áp cao.

Chúng ta cần phải xử lý và kiểm soát các tình huống khác nhau một cách chi tiết. Tất nhiên, đây là một công việc rất phức tạp, nhưng tôi nghĩ điều cần thiết là phải làm cho công chúng nhận thức được tính an toàn cao của xe điện chạy bằng hydro. Đèn cảnh báo cho một chiếc xe chạy bằng khí hydro cho bạn biết nếu có điều gì đó bất thường xảy ra với chiếc xe.

Đèn cảnh báo rò rỉ nhiên liệu Hydro

Cách kiểm soát khi xảy ra sự cố rò rỉ Hydro hoặc điện áp 

Nếu phát hiện rò rỉ hydro, hydro sẽ cảm biến nó và hiển thị thông báo cảnh báo trên bảng điều khiển thiết bị. Nếu tình trạng rò rỉ hydro trở nên trầm trọng hơn, thiết bị cần điều khiển điện tử, chẳng hạn như tắt van. Điều khiển điện áp cũng vậy vì có nhiều thành phần điện áp trong ngăn xếp pin nhiên liệu. Khi phát hiện thấy bất thường, đèn cảnh báo sẽ hiển thị trên bảng điều khiển để thông báo cho máy chạy 

Ngay cả khi ô tô va chạm, hệ thống pin nhiên liệu vẫn được bảo vệ an toàn không bị rò rỉ ra bên ngoài.

Có cách nào để bảo vệ an toàn hệ thống pin nhiên liệu và người lái xe trong trường hợp có va chạm bên ngoài không? 

Trong một vụ va chạm bên ngoài, điều quan trọng nhất là giữ an toàn cho người lái xe. Tất nhiên, người đi bộ cũng vậy. Nhiều cuộc thử nghiệm đã được thực hiện để giảm thiểu thương tích cho người lái xe và người đi bộ. Và kết quả là Nexo là chiếc đầu tiên chạy bằng hydro xe nhận được đánh giá an toàn cao nhất trong thử nghiệm va chạm của Euro NCAP.

Ngay cả khi hệ thống pin nhiên liệu bị hư hỏng sau va chạm, nó đã được phát triển để đáp ứng các tiêu chuẩn và luật an toàn để không gây thiệt hại cho người lái xe và những người xung quanh cứu hộ về mặt an toàn điện và an toàn hydro. Ví dụ, trong số các luật liên quan đến hệ thống điện áp cao, có một mục là không được tách hệ thống pin nhiên liệu ra khỏi cơ thể khi xe va chạm.

Vật liệu của các bộ phận đỡ (giá đỡ) cố định chắc chắn thùng xe và các bộ phận đỡ (giá đỡ) đã được thay đổi để ngăn hệ thống pin nhiên liệu văng ra khỏi thùng xe trong trường hợp va chạm phát triển. Trong ngăn xếp pin nhiên liệu, an toàn khi va chạm được đảm bảo bằng cách áp dụng một cấu trúc (chùm tác động) để ngăn biến dạng và đoản mạch điện trong trường hợp va chạm.

Nó được thiết kế để tiêu thụ nhanh chóng trong trường hợp va chạm. Ngoài ra, còn có một cài đặt để tắt tất cả các van để không cung cấp thêm hydro trong trường hợp xảy ra tai nạn Ngoài ra, có rất nhiều công nghệ liên quan đến an toàn nên khó có thể liệt kê hết.

Hệ thống pin nhiên liệu của NEXO thể hiện hiệu suất làm mát tuyệt vời. Để đạt được mục tiêu này, nó đã được thử nghiệm vô số lần trong các điều kiện khắc nghiệt.

Có vấn đề gì ở nhiệt độ thấp không?

Khi nhiệt độ giảm xuống dưới 0 độ, điện trở sẽ phát triển xung quanh màng điện phân bên trong ngăn xếp pin nhiên liệu. Nghĩa là, nó không tạo ra điện thông suốt. Một vấn đề khác là nước thải ra khí hydro và oxy phản ứng sẽ đóng băng và chặn đường cung cấp khí của ngăn xếp pin nhiên liệu.

Ngược lại, nếu nhiệt độ bên trong vượt quá 100 độ, hơi ẩm trong màng điện phân sẽ bốc hơi và hiệu suất kém đi. Sau cùng, bạn cần kiểm soát nhiệt độ tối ưu để duy trì hiệu suất. Nexo được phát triển để không có vấn đề bắt đầu và lái xe ngay cả ở những khu vực khắc nghiệt âm 30 độ C và ở sa mạc Mojave, nơi nhiệt độ mùa hè vượt quá 45 đến 50 độ.

Ngay cả khi Nexo được đậu 24 giờ trong môi trường bên ngoài âm 30 độ C, động cơ có thể khởi động trong vòng 30 đến 40 giây.

1. Nexo đã tăng hiệu suất khởi động ở nhiệt độ thấp từ âm 25 độ lên âm 30 độ. Làm thế nào nó có thể?

NEXO đã áp dụng một phương pháp điều khiển chiến lược xem xét hiệu quả tổng thể của hệ thống. Đồng thời tăng nhanh nhiệt độ của ngăn xếp pin nhiên liệu . Lúc náy sẽ xuất hiện hiện tượng chất làm mát lạnh chảy vào ngăn xếp pin nhiên liệu.

Trong khi sạc pin điện áp cao với năng lượng sinh ra khi ngăn xếp pin nhiên liệu nóng lên đã thành công trong việc tăng hiệu quả bằng cách tái chế năng lượng. Do đó, Nexo có thể khởi động trong vòng 30 – 40 giây ngay cả khi để nó hơn 24 giờ trong môi trường âm 30 độ C.

NEXO đã áp dụng công nghệ mới cho MEA (lắp ráp điện cực màng) để giảm chi phí và tăng độ bền, đồng thời cải thiện 12,5% hiệu suất của ngăn xếp pin nhiên liệu.

Một ngăn xếp pin nhiên liệu bao gồm hàng trăm tế bào và mỗi tế bào bao gồm màng điện phân, chất xúc tác, điện cực nhiên liệu (hydro) và điện cực không khí (oxy). Hiệu suất của pin này cao hơn 12,5% hơn trước. Lý do đầu tiên là sử dụng chất xúc tác và màng điện phân tốt hơn, đồng thời thiết kế lại hình dạng của đường đi (lớp phân tách và lớp khuếch tán khí) mà hydro và oxy đi qua.

Phương án điều khiển ngăn xếp pin nhiên liệu cũng khác. Trước đây, khí ở áp suất bình thường được cung cấp cho pin, nhưng NEXO có thể thay đổi điều chỉnh áp suất của hydro và không khí để phù hợp với tình trạng này. Trong khi tăng cường thiết kế tế bào, bên trong ngăn chứa pin nhiên liệu được lấp đầy bằng các vật liệu chịu được môi trường điện áp cao để tăng độ bền. Nói cách khác, Nexo là một bước tiến về vật liệu và phương pháp điều khiển động cơ.

Qua bài viết, B2bmart.vn hy vọng bạn hiểu nhiều hơn về xe chạy bằng nhiên liệu Hydro và vận hành nó một cách an toàn.