Hệ thống pin nhiên liệu cấp điện cho gia đình

Viện công nghệ và hệ thống gốm Fraunhofer (IKTS) ở Dresden, Đức đang hợp tác với nhà sản xuất máy sưởi Vaillant để phát triển hệ thống pin nhiên liệu gia dụng sử dụng khí thiên nhiên để sản xuất cả nhiệt và điện.

Pin nhiên liệu xuất hiện vào khoảng năm 1838 và từ lâu được xem là nguồn năng lượng của tương lai, nhưng phải đến thập niên 60 của thế kỷ 20, pin nhiên liệu thương mại đầu tiên mới được sử dụng đế cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ. Mặc dù vào thập niên 90 của thế kỷ 20, pin nhiên liệu có một số ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô và pin nhiên liệu gia dụng Ene - Farm công bố tại Nhật Bản vào năm 2009, đã trở thành hệ thống pin nhiên liệu thương mại hóa đầu tiên trên thế giới phục vụ sưởi ấm và phát điện tại gia đình, nhưng các nhà khoa học đang tìm cách để pin nhiên liệu được sử dụng phổ biến. Lý do hạn chế việc phổ biến sử dụng pin nhiên liệu là do tính phức tạp của nó và giá thành đắt đỏ vì nhu cầu về các kim loại quý như bạch kim làm chất xúc tác. Do các chất xúc tác dễ bị nhiễm tạp chất, nên pin nhiên liệu cũng nổi tiếng về độ bền kém.

Cách tiến cận của các nhà nghiên cứu ở Viện Fraunhofer là tìm kiếm pin nhiên liệu đơn giản sử dụng tại gia đình, có thể được lắp đặt và bảo dưỡng giống như máy sưởi gia dụng phổ biến họat động bằng khí thiên nhiên. Hệ thống mới được chế tạo dựa vào công nghệ pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC), sử dụng chất điện phân gốm để sản xuất điện như oxy kết hợp với hydro. Công nghệ này họat động ở nhiệt độ cao hơn so với các thiết kế pin nhiên liệu khác như pin nhiên liệu dùng trong ôtô. Pin nhiên liệu màng trao đổi ion dùng trong ôtô chỉ họat động ở mức 80oC, nhưng hệ thống SOFCs có thể đạt 850oC. Trong các ứng dụng khác, mức nhiệt này là trở ngại, nhưng đối với các ứng dụng tại nhà thì lại là lợi thế vì giúp sưởi ấm không gian trong nhà hoặc đun nước. Giống như hầu hết các hệ thống pin nhiên liệu, pin nhiên liệu của Fraunhofer giống đĩa CD đơn có công suất rất thấp, sản xuất chưa đến 1 volt, vì vậy, chúng cần được xếp thành chồng. Thực tế, pin nhiên liệu được kết nối với nguồn cung cấp khí đốt gia dụng. Khi dẫn khí vào, một thiết bị phân tách khí thành hỗn hợp giàu hydro, trải quá quá trình “đốt lạnh” để sản xuất nhiệt và điện. Trong khi đó, một buồng đốt sau làm tăng hiệu suất khí thải.

Theo Viện Fraunhofer, thiết kế pin nhiên liệu hiện tại nhỏ gọn như một máy sưởi khí và có thể được lắp đặt trong các thiết bị giống như máy sưởi. Nhưng thay vì chỉ sản xuất nhiệt, nó cũng sinh ra 1 kW điện đủ cho một gia đình bốn người. Công nghệ hiện đang trải qua các thử nghiệm với 150 thiết bị tại các gia đình ở châu Âu để đánh giá họat động của nó trong môi trường gia đình. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để giảm giá thành pin nhiên liệu và tăng tuổi thọ của nó.

Theo Vista.vn