Xe hydro tương lai của ngành công nghiệp ô tô

TRẦN THỦY• 25/10/2023 12:30

Bên cạnh xe điện, ô tô sử dụng hydro là phương tiện giao thông xanh rất có tương lai. Nó vừa sạch, vừa có công suất lớn, thời gian tiếp nhiên liệu cũng rất nhanh.

>>Công nghiệp ô tô – Bài 9: Kỷ nguyên xe điện, xây dựng nền tảng để “cất cánh”

Hydro đang hứa hẹn sẽ là một phần của ngành công nghiệp ô tô trong tương lai, khi nhiều quốc gia bắt đầu sản xuất số lượng lớn loại nhiên liệu này.

Lợi thế xe hydro

Để ô tô sử dụng hydro vận hành, cần có pin nhiên liệu. Pin nhiên liệu hay còn gọi là tế bào nhiên liệu (fuel cell), giúp biến đổi hydro thành năng lượng, để vận hành xe. Với công nghệ này, hydro sẽ được bơm vào bình chứa trên ô tô, rồi truyền vào cụm pin nhiên liệu, kết hợp với oxy, tạo thành phản ứng hóa học giúp tạo ra điện.

Nếu như pin hay ắc quy truyền thống phải nạp điện và điện sẽ hết dần khi sử dụng, thì pin nhiên liệu không có khả năng tích điện và hết điện. Nó sẽ hoạt động liên tục khi nhiên liệu (hydro) và chất ôxi hóa (oxy) được đưa từ ngoài vào. Tức là, pin nhiêu liệu có thể liên tục sản sinh ra điện, chừng nào hydro và oxy vẫn còn.

Toyota Mirai đang tiếp nhiên liệu tại một trạm cung cấp hydro

Toyota Mirai đang tiếp nhiên liệu tại một trạm cung cấp hydro.

Do không xảy ra phản ứng đốt cháy nhiên liệu, nên pin nhiên liệu có mức phát thải bằng 0, rất thân thiện với môi trường. Nói một cách ngắn gọn, pin nhiên liệu đóng vai trò như một “nhà máy” sản xuất điện, với nguyên liệu đầu vào là hydro và oxy. Chất lỏng thải ra chỉ là nước và còn sạch hơn nước chảy ra từ vòi rửa trong nhà.

Công nghệ sản xuất hydro hiện đang được phát triển như: Tách nước nhiệt hóa học, tách nước bằng quang sinh học và tách nước quang điện hóa... không làm ô nhiễm môi trường. Nhiều quốc gia bắt đầu sản xuất số lượng lớn loại nhiên liệu này. Tại Nhật Bản, theo công bố của hãng Toyota, để tạo ra 1m3 hydro lỏng cần 77 lít nước sạch và 770 kwh điện. Tính ra, chi phí cho 1 lít hydro lỏng cao hơn so với 1 lít xăng khoảng 10%, nhưng mức giá này có thể chấp nhận được.

Toyota Mirai là mẫu xe chạy hydro đầu tiên, được chính thức bán ra thị trường từ tháng 4/2015. Đến năm 2020 thế hệ Mirai thứ 2 đã ra đời, với quãng đường di chuyển tới 650 km khi nạp hydro đầy bình. Thời gian nạp đầy hết khoảng 5 phút, tương đương với đổ đầy bình xăng cho một chiếc ô tô thông thường. Hiện có hơn 10.000 chiếc Mirai đang lăn bánh trên đường tại Nhật Bản, Mỹ và châu Âu.

Tương lai của ngành công nghiệp ô tô

>>Công nghiệp ô tô - Bài 8: Xe điện cơ hội trăm năm có một

Tại Olympic Tokyo 2020, xe buýt sử dụng hydro, đã trở thành phương tiện chính, đảm nhiệm việc vận chuyển các vận động viên từ nơi ở đến nơi thi đấu và ngược lại. Xe vận hành rất mạnh mẽ, nhưng lại êm ái và thân thiện với môi trường.

Trong tương lai, hydro có thể được sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, khá phong phú và đa dạng, kể cả từ phân động vật... Đại diện Toyota cho biết, phân của 1 con bò, có thể cung cấp lượng hydro đủ cho 1 chiếc xe chạy trong 1 năm.

ccc

Xe chuyên dụng chở hydro lỏng bơm cho xe nâng hàng hóa trong nhà kho tại Nhật Bản. (Ảnh Trần Thủy)

Vấn đề khó khăn nhất hiện nay, khiến xe chạy hydro chưa thể phát triển rộng rãi, là thiếu các trạm tiếp nhiên liệu. Đầu tư cho một trạm tiếp nhiên liệu hydro rất tốn kém. Ngay tại Nhật Bản, đang phải sử dụng xe chuyên dụng để tiếp nhiên liệu di động. Hydro được bơm vào bình chứa đặt trên các xe chuyên dụng và mang đi cung cấp cho xe pin nhiên liệu. Việc phát triển và tiêu thụ các mẫu xe chạy pin nhiên liệu sẽ tiếp tục gặp trở ngại, cho tới khi các trạm tiếp nhiên liệu được triển khai rộng rãi hơn.

Bên cạnh đó, để hóa lỏng hydro cũng khá phức tạp. Phải làm lạnh ở -230 độ C, sau đó nén dưới áp suất lớn. Vì vậy, hệ thống bình chứa trên xe đòi hỏi phải được làm bằng những vật liệu bền và công nghệ cao, khiến chi phí tăng. Vấn đề bình giữ hydro lỏng trên mỗi ô tô, hay các trạm tiếp nhiên liệu đảm bảo an toàn cũng phải đặt ra.

Tuy nhiên, theo đại diện Toyota, tới năm 2030, ô tô chạy bằng hydro sẽ rất phổ biến, số lượng các trạm tiếp nhiên liệu tăng nhanh và giá thành sẽ hạ. Các nhà sản xuất đang đẩy mạnh hợp tác với các Chính phủ và những công ty năng lượng để phát triển trạm tiếp nhiên liệu hydro cho ô tô chạy hydro.

Theo PGS.TS Đàm Hoàng Phúc, Đại học Bách khoa Hà Nội, để phát triển ô tô hydro và nhiên liệu hydro cần sự hỗ trợ mạnh mẽ của Chính phủ. Vì giá thành còn cao và đòi hỏi công nghệ phức tạp. Tuy nhiên, cần được nghiên cứu và phát triển sớm, bởi đây là tương lai của ngành công nghiệp ô tô.

Tại Việt Nam, hiện đã có đơn vị đầu tư và chuẩn bị sản xuất hydro, nhưng chỉ để xuất khẩu chứ không bán trong nước. Tại các buổi thảo luận về năng lượng sạch gần đây, nhiều chuyên gia và kỹ sư đều thừa nhận, nhiên liệu hydro dùng cho xe hơi có nhiều ưu thế và rất tiềm năng, đảm bảo tiêu chuẩn chống biến đổi khí hậu.