Những điều cần biết về xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro 

Chúng ta đã nghe khá nhiều về xe điện cũng như những quy định mới về việc giảm lượng khí thải carbon từ các phương tiện vận tải trong thời gian gần đây. Nhưng có một loại phương tiện không phát thải khác, một loại phương tiện chỉ thải ra hơi nước khi chạy trên đường. Đó là xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro. Loại xe này có liên quan đến xe điện nhưng có những điểm khác nhau khiến ô tô chạy bằng hydro trở nên khác biệt và ít thấy trên đường hơn so với các loại xe khác. 

Những mẫu xe chạy hydro hiện có 

Kể từ năm 2015, trên thị trường có ba mẫu xe chạy bằng hydro đến từ ba công ty khác nhau: Honda Clarity Fuel Cell, Hyundai Nexo SUV và Toyota Mirai. Nhưng Honda hiện đã ngừng sản xuất tất cả các mẫu Clarity và Hyundai chỉ bán được khoảng 1.600 chiếc SUV Nexo trong sáu năm. 

Năm nay, một dòng xe hydro mới sẽ được tung ra thị trường: Honda CR-V e:FCEV. Là phiên bản chuyển thể từ mẫu crossover rất phổ biến của Honda, chiếc xe mới này không chỉ có pin nhiên liệu hydro mà còn có pin lớn hơn có thể cắm sạc. Điều đó tăng phạm vi hoạt động thêm khoảng 50 km, cộng với quãng đường 380 km có thể đi được từ pin hydro. Số lượng dự kiến là 300 xe mỗi năm. 

Xe chạy bằng pin hydro là gì? 

Xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro (viết tắt là HFCV - hydrogen fuel-cell vehicle) sử dụng cùng loại mô tơ điện để quay bánh xe giống như xe chạy bằng pin điện. Nhưng nó được cung cấp năng lượng không phải bằng pin mà bằng một ngăn pin nhiên liệu trong đó hydro nguyên chất (H2) đi qua màng để kết hợp với oxy (O2) từ không khí, tạo ra điện làm quay bánh xe và thải ra hơi nước.  

Đối với các nhà khoa học, hydro thực chất không phải là nhiên liệu mà là chất mang năng lượng. Tuy nhiên, định nghĩa đó không mấy quan trọng đối với những người lái xe HFCV vì họ cũng đổ đầy bình nhiên liệu ở "trạm tiếp nhiên liệu hydro" giống với trạm xăng. 

Chúng ta có thể nghe nói rằng hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ. Ở cấp độ nguyên tử, điều đó đúng nhưng hydro không bao giờ được tìm thấy ở trạng thái nguyên chất. Nó luôn được kết hợp với các nguyên tố khác. Xu hướng của nó là liên kết với bất cứ thứ gì xung quanh khiến nó trở thành nguyên tố mang năng lượng. Việc tạo ra hydro tinh khiết cho phương tiện giao thông đòi hỏi phải sử dụng rất nhiều năng lượng để "bẻ khóa" một hợp chất như khí tự nhiên (CH4) thành H2 tinh khiết, với sản phẩm phụ là CO2. (Hầu hết hydro ngày nay đều có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch như khí tự nhiên.) Chạy qua pin nhiên liệu, hydro ngay lập tức trả lại năng lượng đó, dưới dạng điện, ngay khi nó kết hợp với oxy. Thoát ra khỏi ống xả chỉ có hơi nước (H2O). 

Cảm giác cầm lái 

Trong thực tế, người lái xe có pin nhiên liệu hydro sẽ thấy trải nghiệm gần giống như lái một chiếc xe chạy bằng pin. Xe không có hộp số và có hệ thống phanh tái tạo để thu hồi năng lượng lãng phí khi xe chạy chậm lại. 

Thách thức đối với các kỹ sư ô tô là pin nhiên liệu hydro hoạt động tốt nhất ở công suất đầu ra ổn định. Đó là lý do khiến loại pin này phù hợp để sử dụng như một nguồn điện dự phòng. Nhưng nhu cầu năng lượng ở một chiếc ô tô cỡ trung bình thay đổi khá nhiều, từ khoảng 15 kilowatt (20 mã lực) để giữ cho xe chạy ở tốc độ ổn định đến khoảng 10 hoặc 20 lần mức đó để tăng tốc lên 100 km/h hoặc cao hơn. 

Pin nhiên liệu trên Toyota Mirai, chiếc xe chạy bằng hydro bán chạy nhất ở Mỹ, có công suất 90 kW (120 mã lực). Nhưng điều đó là chưa đủ để tăng tốc trên đường cao tốc, vì vậy Toyota (cũng như các nhà sản xuất HFCV khác) đã bổ sung thêm pin điện áp cao, dung lượng thấp, rất giống với loại pin được sử dụng trong xe hybrid xăng-điện. Khối pin này có chức năng cung cấp năng lượng bổ sung để xe tăng tốc nhanh hơn và được sạc lại từ pin nhiên liệu khi xe đang chạy ở tốc độ ổn định hoặc thông qua phanh tái tạo khi xe chạy chậm lại. Ba chiếc xe hydro được bán trong những năm gần đây đều có phạm vi hoạt động từ 480 km trở lên, tuy nhiên, giống như xe điện, phạm vi đó giảm đáng kể khi xe chạy ở tốc độ cao.

Khả năng tăng tốc có thể tốt hơn ở chiếc Honda CR-V e:FCEV mới, với công suất pin là 17,7 kilowatt-giờ. Tuy nhiên, mẫu xe hydro mới của Honda nặng hơn chiếc CR-V hybrid khoảng 220 kg, vì vậy nó khó có thể trở thành một chiếc xe có tốc độ cao. 

Xe chạy hydro có an toàn không? 

HFCV được nhiều người coi là an toàn như bất kỳ loại ô tô nào khác; vì bình áp suất cao được thiết kế để không bị rò rỉ hoặc thủng ngay cả khi va chạm ở tốc độ cao. Trong khi những người hoài nghi về hydro thường viện dẫn vụ nổ Hindenburg năm 1937, thì các thùng chứa hydro và các phần cứng liên quan vẫn không bị tổn hại gì ngay cả khi những phần khác của chiếc xe bị phá hủy trong một vụ va chạm. Cho đến nay, không có thương tích hoặc tử vong cụ thể nào liên quan đến các thành phần hydro được ghi nhận trong số lượng tương đối nhỏ xe HFCV được bán ra. 

Ưu và nhược điểm của xe chạy hydro  

HFCV có một số điểm tích cực tương tự như ô tô chạy bằng pin: vận hành êm ái và yên tĩnh — đồng thời không thải ra carbon dioxide hoặc khí thải có hại khác mà chỉ thải ra hơi nước. Những xe chạy hydro cũng không gặp phải vấn đề về thời gian sạc như xe điện; lý tưởng nhất là chỉ mất khoảng năm phút để tiếp nhiên liệu cho quãng đường 400-600 km. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất là sự sẵn có của nhiên liệu hydro.