Ứng dụng thực tiễn của pin nhiên liệu màng trao đổi proton

Các nội dung chính

• Pin nhiên liệu PEM đã chuyển từ giai đoạn nghiên cứu sang giai đoạn ứng dụng kỹ thuật được kiểm chứng trong vận tải đường bộ, đường sắt và năng lượng hàng hải. Xe chở khách và xe tải hạng nặng ưu tiên mật độ công suất và khả năng tiếp nhiên liệu nhanh; đường sắt nhấn mạnh vào nguồn điện mô-đun, đáng tin cậy trên các tuyến đường không được điện khí hóa; hệ thống hàng hải tập trung vào lượng khí thải cục bộ thấp và tích hợp an toàn. Tiến bộ +1

• Ứng dụng phù hợp của pin nhiên liệu PEMFC được xác định bởi chu kỳ hoạt động, chứ không chỉ riêng hiệu suất. Các ứng dụng có phạm vi hoạt động dài, sử dụng nhiều trong ngày, thời gian sạc ngắn hoặc giới hạn về kích thước/khối lượng của pin sẽ ưu tiên PEMFC; các kịch bản di chuyển ngắn, sạc nhiều sẽ ưu tiên xe điện dùng pin.

• Việc triển khai xe cộ theo sát cơ sở hạ tầng hydro. Đến cuối năm 2023, đã có hơn 82,000 xe chạy bằng pin nhiên liệu và 930 trạm tiếp nhiên liệu hydro trên toàn cầu; mật độ trạm theo khu vực ảnh hưởng mạnh mẽ đến tính khả thi của đội xe và hiệu quả kinh tế vận hành. Tiến bộ +1

• Các dự án thí điểm đường sắt và hàng hải hiện đã đi vào hoạt động. Các đoàn tàu chạy bằng hydro của Alstom đã hoàn thành dịch vụ vận chuyển hành khách và các thử nghiệm trên quãng đường hàng nghìn km; xe điện thông minh chạy bằng hydro của CRRC có thể di chuyển hơn 200 km mỗi lần tiếp nhiên liệu. Các dự án hàng hải đã tiến triển từ các tàu chở khách 48 kW đến các giải pháp tích hợp công suất MW đang được phát triển.

• Các giới hạn thương mại là ở cấp độ hệ thống, chứ không phải cấp độ cụm pin. Tính khả thi được quyết định bởi nguồn cung cấp hydro đáng tin cậy và chi phí, độ phức tạp của hệ thống phụ trợ, độ bền dưới các cấu hình tải khác nhau (chất xúc tác, màng ngăn, tấm lưỡng cực, gioăng) và các yếu tố môi trường (khởi động nguội, ăn mòn).

• Các tấm lưỡng cực là yếu tố then chốt quyết định độ tin cậy của hệ thống. Vì chúng điều khiển sự dẫn điện, phân bố khí, truyền nhiệt, quản lý nước và nén khí của hệ thống, nên vật liệu tấm, hình dạng trường dòng chảy, dung sai và lớp phủ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất lâu dài.

• Các kiến ​​trúc lai cân bằng giữa năng lượng liên tục và công suất tức thời. Pin nhiên liệu PEM có thể cung cấp năng lượng ổn định trong khi pin xử lý tải đỉnh, phanh tái tạo và thay đổi tải ngắn hạn; kiến ​​trúc tối ưu phụ thuộc vào hồ sơ hoạt động.

Kể từ khi pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) ra đời vào những năm 1950, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã không ngừng nghiên cứu chuyên sâu về PEMFC. Điều này đã dẫn đến những tiến bộ đáng kể về hiệu suất, tuổi thọ và chi phí, giúp chúng được ứng dụng rộng rãi trong giao thông vận tải, nguồn điện di động và phát điện phân tán, dần thúc đẩy quá trình thương mại hóa PEMFC.

Tính đến ngày 9 tháng 1 năm 2024, GLOBE NEWSWIRE (Market.us) báo cáo rằng thị trường sản xuất hydro đã đạt 177 tỷ đô la vào năm 2023 và dự kiến ​​sẽ tăng trưởng đáng kể, đạt 489.2 tỷ đô la vào năm 2033. Từ năm 2024 đến năm 2033, thị trường này dự kiến ​​sẽ đạt tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) cao nhất là 10.7%. Thị trường hydro ở đây đề cập đến các ngành công nghiệp liên quan đến sản xuất, lưu trữ và phân phối hydro.

Hydro có tiềm năng trong năng lượng sạch, đặc biệt khi được sử dụng làm nhiên liệu cho pin nhiên liệu và làm nguyên liệu thô trong các quy trình công nghiệp, giúp giảm phát thải khí nhà kính. Do đó, nhu cầu về hydro ngày càng tăng. Trong số các công nghệ pin nhiên liệu khác nhau, pin nhiên liệu màng trao đổi proton kết hợp nhiệt độ hoạt động tương đối thấp, cấu trúc xếp chồng nhỏ gọn và mật độ công suất cao, khiến chúng phù hợp với nhiều ứng dụng di động và phân phối điện. Tiếp theo, chúng ta sẽ giới thiệu các ứng dụng thực tiễn của pin nhiên liệu màng trao đổi proton trong xe chạy bằng pin nhiên liệu, vận tải đường sắt và năng lượng hàng hải.

Vì sao pin nhiên liệu PEM phù hợp với một số ứng dụng nhất định

Pin nhiên liệu PEM không phù hợp với mọi kịch bản điện khí hóa. Ứng dụng mạnh nhất của chúng thường là những trường hợp cần mật độ công suất, phạm vi hoạt động, khả năng nạp năng lượng nhanh, thiết kế hệ thống nhỏ gọn và lượng khí thải cục bộ thấp.

So với các hệ thống điện dựa trên quá trình đốt cháy, pin nhiên liệu PEM tạo ra điện năng bằng phương pháp điện hóa và có thể hoạt động với lượng khí thải cục bộ thấp khi được cung cấp hydro. Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, pin nhiên liệu PEM hoạt động ở nhiệt độ tương đối thấp và có thể khởi động nhanh , đây là một trong những lý do khiến chúng đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng vận tải như ô tô, xe buýt và xe tải hạng nặng.

Giá trị của pin nhiên liệu PEM trở nên rõ ràng hơn khi xem xét các yêu cầu ứng dụng thay vì chỉ nhìn vào hiệu suất của pin nhiên liệu.

Điều này có nghĩa là việc lựa chọn pin nhiên liệu PEMFC nên bắt đầu từ chu kỳ hoạt động. Xe chở khách, xe tải đường dài, tàu thủy và hệ thống điện dự phòng đều có thể sử dụng pin nhiên liệu PEM, nhưng chúng đặt ra những yêu cầu rất khác nhau đối với cụm pin.

Những khác biệt đó cũng ảnh hưởng đến thiết kế linh kiện. Hệ thống ô tô thường ưu tiên các tấm lưỡng cực pin nhiên liệu mỏng và nhẹ , thiết kế nhỏ gọn, khả năng phản hồi tức thời nhanh và điện trở thấp. Các hệ thống hạng nặng và cố định có thể chú trọng hơn đến độ bền lâu dài, khả năng chống ăn mòn, độ nén ổn định và hiệu suất ổn định trong thời gian hoạt động kéo dài.

Vì lý do này, các ứng dụng của pin nhiên liệu PEM nên được đánh giá như những trường hợp sử dụng kỹ thuật chứ không chỉ đơn thuần là một danh sách thị trường.

Xe điện chạy bằng pin nhiên liệu (FCEV)

Ngay từ năm 1966, General Motors đã phát triển chiếc xe đường bộ chạy bằng pin nhiên liệu đầu tiên trên thế giới, có tên là Chevrolet Electrovan. Chiếc xe này sử dụng pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) làm nguồn năng lượng, với công suất đầu ra 5kW, phạm vi hoạt động 193km và tốc độ tối đa 113km/h.

Sau đó, các quốc gia như Hoa Kỳ, Liên minh châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc đã đầu tư nguồn vốn và nhân lực đáng kể để thúc đẩy nghiên cứu về xe chạy bằng pin nhiên liệu. Các công ty như General Motors, Ford, Toyota, Honda và Mercedes-Benz đã lần lượt phát triển các loại xe chạy bằng pin nhiên liệu. Ví dụ:

Tập đoàn General Motors (GM): Phát triển một loại xe chạy bằng pin nhiên liệu dựa trên nền tảng xe SUV Equinox, ra mắt năm 2007 và chủ yếu được sử dụng cho các dự án trình diễn và thử nghiệm.

Ford: Đã phát triển một loại xe chạy bằng pin nhiên liệu dựa trên mẫu Ford Focus, được thử nghiệm và sử dụng trong các dự án trình diễn vào đầu những năm 2000.

Toyota: Ra mắt chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu sản xuất hàng loạt và thương mại đầu tiên trên thế giới vào năm 2014. Thế hệ thứ hai của Mirai, ra mắt năm 2021, có hiệu suất cao hơn và phạm vi hoạt động xa hơn.

Honda: Ra mắt xe chạy bằng pin nhiên liệu vào năm 2008, trở thành hãng đầu tiên cung cấp loại xe này cho người tiêu dùng thông thường theo hình thức cho thuê. Mẫu xe thế hệ thứ ba, ra mắt năm 2015, đã được cải tiến về phạm vi hoạt động và công nghệ.

Các nhà sản xuất ô tô lớn đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực xe sử dụng pin nhiên liệu, giới thiệu một loạt các mẫu xe cải tiến. Những mẫu xe này không chỉ thể hiện quỹ đạo phát triển của công nghệ pin nhiên liệu mà còn đặt nền tảng cho việc thúc đẩy thị trường.

Để hiểu rõ hơn về tình trạng hiện tại của lĩnh vực này, chúng ta có thể xem xét các số liệu mới nhất để có cái nhìn rõ ràng hơn. Đến cuối năm 2023, tổng số xe chạy bằng pin nhiên liệu đã vượt quá 82,000 chiếc, tăng 21.4% so với năm trước. Hàn Quốc vẫn dẫn đầu với tổng số 34,000 xe chạy bằng pin nhiên liệu. Trung Quốc đứng thứ hai toàn cầu, với hơn 18,000 xe chạy bằng pin nhiên liệu, vượt qua Hoa Kỳ. Chỉ riêng trong năm 2023, Trung Quốc đã bổ sung gần 6,000 xe, mức tăng cao nhất toàn cầu. Nhật Bản và Đức lần lượt có hơn 8,500 và 2,900 xe chạy bằng pin nhiên liệu. Về cơ sở hạ tầng thiết yếu, việc xây dựng các trạm tiếp nhiên liệu hydro tại các quốc gia và khu vực lớn trên thế giới đã tiến triển đều đặn. Đến cuối năm 2023, đã có 930 trạm tiếp nhiên liệu hydro đang hoạt động trên toàn cầu, tăng 12.2% so với năm trước. Châu Âu và Bắc Mỹ lần lượt có 188 và 65 trạm, trong khi Đông Nam Á có 650 trạm. (Dữ liệu này được lấy từ số liệu thống kê chính thức do nhiều quốc gia công bố, và chúng tôi hoan nghênh mọi ý kiến ​​đóng góp nếu phát hiện sai sót.)

Dữ liệu cho thấy việc triển khai xe sử dụng pin nhiên liệu có liên quan chặt chẽ đến sự sẵn có của cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu hydro. Đối với những độc giả đang đánh giá toàn diện lộ trình năng lượng cho xe hơi, hướng dẫn của chúng tôi về cách xe hydro tiếp nhiên liệu và cách hoạt động của pin nhiên liệu trong xe giải thích mối quan hệ giữa việc lưu trữ hydro trên xe, tiếp nhiên liệu và phát điện của pin nhiên liệu.

Hệ thống vận tải đường sắt sử dụng pin nhiên liệu hydro

Bên cạnh các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu, việc ứng dụng công nghệ pin nhiên liệu hydro trong vận tải đường sắt cũng đã đạt được những tiến bộ đáng kể. Năm 2017, Alstom tại Pháp đã giới thiệu tàu chạy bằng pin nhiên liệu hydro, giúp tăng tốc độ lên 140 km/h và đạt tầm hoạt động 600–800 km. Từ giữa tháng 6 đến cuối tháng 9 năm 2023, Alstom đã vận chuyển hơn 10,000 hành khách, thực hiện hơn 130 chuyến đi và di chuyển quãng đường 10,660 km trong một dự án thử nghiệm. Dự án này sử dụng các đoàn tàu chạy bằng hydro thân thiện với môi trường, tiết kiệm khoảng 8,400 lít dầu diesel và tránh được 22 tấn khí thải CO2 trong suốt thời gian thử nghiệm.

Mới đây, vào tháng 7 năm 2024, tàu điện thông minh sử dụng năng lượng hydro do Viện Nghiên cứu CRRC Zhuzhou của Trung Quốc tự phát triển đã được xuất xưởng tại Nghi Tân, Tứ Xuyên và dự kiến ​​sẽ được đưa vào sử dụng vào tháng 8. Loại tàu điện này là thiết bị vận tải đường sắt xanh kiểu mới đầu tiên trên thế giới được tự phát triển, kết hợp ưu điểm kép của vận tải đường sắt và đường bộ. Tàu điện thông minh sử dụng công nghệ tự lái và bám đường ray tiên tiến, với các đặc điểm như chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng thấp, chu kỳ xây dựng ngắn, lịch trình linh hoạt, lượng khí thải carbon thấp, thân thiện với môi trường và tiện lợi thông minh. Về hiệu quả vận hành, tàu sử dụng hệ thống lưu trữ hydro 35MPa và hệ thống pin nhiên liệu công suất cao, có đặc điểm là hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao và khả năng nạp hydro nhanh, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả hoạt động của xe. Về phạm vi hoạt động, tàu điện thông minh sử dụng năng lượng hydro có phạm vi hoạt động xa hơn. Một lần nạp hydro có thể đảm bảo tàu chạy được hơn 200 km, đáp ứng nhu cầu vận hành đường dài của giao thông công cộng đô thị. Nó cung cấp một giải pháp hệ thống vận tải đường sắt công suất trung bình đến thấp sáng tạo, cân bằng giữa lợi thế về công suất và chi phí cho giao thông đô thị.

Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ pin nhiên liệu hydro trong xe điện đang ngày càng hoàn thiện tại Hoa Kỳ, Nhật Bản, Tây Ban Nha và Pháp. Năm 2022, thị trường xe điện chạy bằng pin nhiên liệu hydro toàn cầu được định giá 1.45098 tỷ đô la. Các chuyên gia chỉ ra rằng đến năm 2030, giá trị thị trường này dự kiến ​​sẽ vượt quá 3.4 tỷ đô la, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 11.5%.

Nguồn năng lượng cho tàu sử dụng pin nhiên liệu

Trước áp lực ngày càng tăng về môi trường và tầm nhìn về đỉnh điểm phát thải carbon và trung hòa carbon, ngành công nghiệp đóng tàu đang đẩy nhanh việc nghiên cứu các loại nhiên liệu thay thế cho tàu biển. Theo một báo cáo gần đây của Cục Vận tải biển Hoa Kỳ (ABS), khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG), với tư cách là một loại nhiên liệu carbon thấp tương đối hoàn thiện, đã được thúc đẩy và ứng dụng trong lĩnh vực hàng hải. Ngành công nghiệp hàng hải đang đánh giá một số loại nhiên liệu thay thế và công nghệ động cơ đẩy, bao gồm methanol, amoniac, hydro, pin và pin nhiên liệu. Đặc biệt đối với tàu chạy bằng hydro, việc lưu trữ hydro an toàn, tích hợp hệ thống, quản lý rủi ro và phê duyệt theo quy định là những vấn đề kỹ thuật quan trọng cần xem xét.

Các quốc gia và khu vực như châu Âu, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Hàn Quốc đã đi tiên phong trong nghiên cứu và thiết kế pin nhiên liệu hàng hải. Hiện nay, họ đang dẫn đầu trong các ứng dụng kỹ thuật và quảng bá, với nhiều ứng dụng và dự án trình diễn liên quan đến hệ thống động cơ đẩy bằng pin nhiên liệu hàng hải.

Năm 2008, tàu Alsterwasser, một tàu chở khách sử dụng pin nhiên liệu màng trao đổi proton công suất 48kW do dự án Zemships của Đức chế tạo, chính thức đi vào hoạt động trên sông Alster, trở thành tàu chở khách chạy bằng động cơ điện pin nhiên liệu đầu tiên trên thế giới đi vào hoạt động.

Dự án trình diễn hệ thống hàng hải dùng pin nhiên liệu “FellowSHIP”, được Na Uy tài trợ, đã giới thiệu tàu Viking Lady, một tàu cung ứng ngoài khơi được trang bị hệ thống điện pin nhiên liệu 320kW, vào năm 2009. Con tàu này, được phát triển với sự hợp tác của một số tổ chức phân loại và công ty châu Âu, là tàu hoạt động đầu tiên trên thế giới sử dụng công nghệ pin nhiên liệu để phát điện trên tàu.

Năm 2017, tàu Energy Observer, được phát triển tại Pháp, đã được hạ thủy và bắt đầu hành trình vòng quanh thế giới. Pin nhiên liệu của tàu sử dụng nhiên liệu hydro được sản xuất bằng hệ thống điện phân năng lượng mặt trời và gió, được lưu trữ trong các bể chứa. Hệ thống pin nhiên liệu hydro cung cấp năng lượng cho tàu trong điều kiện thời tiết nhiều mây, ban đêm và giai đoạn đầu của các chuyến đi dài, biến nó trở thành con tàu đầu tiên trên thế giới có khả năng tự sản xuất hydro.

Năm 2018, công ty Ballard Power Systems của Canada đã công bố phát triển hệ thống pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEM) công suất megawatt (MW) cho các ứng dụng hàng hải, tập trung vào tàu du lịch. Kế hoạch là cung cấp điện khi tàu du lịch neo đậu tại các cảng hoặc làm nguồn năng lượng đẩy chính khi hoạt động trên biển.

Vào năm 2024, Advent Technologies và Siemens Energy đã ký kết Thỏa thuận Phát triển Chung (JDA) để tích hợp mô-đun màng trao đổi proton nhiệt độ cao (HT-PEM) 50kW của Advent, dựa trên công nghệ cụm điện cực màng cặp ion (MEA), với các giải pháp điện khí hóa và tự động hóa hàng hải lai và điện của Siemens Energy. Mục tiêu là phát triển một giải pháp tích hợp công suất 500kW cho các ứng dụng hàng hải, từ du thuyền động cơ và siêu du thuyền đến phà và tàu container/thương mại.

Pin nhiên liệu PEM so với pin thông thường: Công nghệ nào phù hợp với ứng dụng nào?

Pin nhiên liệu PEM và pin thông thường đều là các công nghệ năng lượng điện hóa, nhưng chúng giải quyết các vấn đề khác nhau về lưu trữ năng lượng và vận hành. Do đó, câu hỏi không phải là liệu pin nhiên liệu có tốt hơn pin thông thường hay không, mà là công nghệ nào phù hợp hơn với chu kỳ hoạt động của một ứng dụng cụ thể.

Hệ thống pin lưu trữ năng lượng điện trực tiếp và rất hiệu quả khi có sẵn cơ sở hạ tầng sạc, phạm vi hoạt động vừa phải và xe hoặc thiết bị có thể duy trì kết nối với bộ sạc trong thời gian đủ dài.

Hệ thống pin nhiên liệu PEM tạo ra điện năng liên tục từ hydro được lưu trữ trên tàu thông qua các phản ứng điện hóa bên trong cụm pin. Hiểu cách thức hoạt động của pin nhiên liệu PEM giúp giải thích tại sao chúng lại có hành vi khác biệt so với hệ thống pin thông thường về khả năng lưu trữ năng lượng, nạp nhiên liệu, thời gian hoạt động và kiến ​​trúc hệ thống.

Đối với các phương tiện chở khách chủ yếu được sử dụng cho các chuyến đi ngắn hàng ngày, hệ thống điện chạy bằng pin có thể cung cấp một giải pháp năng lượng đơn giản hơn khi việc sạc pin trở nên dễ dàng.

Pin nhiên liệu PEM trở nên hấp dẫn hơn khi các yêu cầu vận hành chuyển sang hướng phạm vi hoạt động dài hơn, mức sử dụng hàng ngày cao, thời gian nạp nhiên liệu ngắn hoặc các ứng dụng mà việc tăng thêm dung lượng pin làm tăng đáng kể khối lượng hệ thống hoặc yêu cầu về bao bì.

Đây là một trong những lý do tại sao việc phát triển pin nhiên liệu thường được thảo luận liên quan đến vận tải đường bộ hạng nặng, đường sắt, hệ thống hàng hải và các ứng dụng khác có lịch trình vận hành khắt khe.

Các kiến ​​trúc lai cũng khả thi. Pin nhiên liệu PEM có thể cung cấp năng lượng liên tục trong khi pin xử lý nhu cầu năng lượng tức thời, phanh tái tạo hoặc thay đổi tải ngắn hạn. Kiến trúc phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm hoạt động hơn là một giá trị hiệu suất hoặc mật độ năng lượng duy nhất.

Do đó, việc lựa chọn công nghệ thực tế cần xem xét toàn bộ hệ thống: nguồn năng lượng, cơ sở hạ tầng, giờ hoạt động, thời gian tiếp nhiên liệu hoặc sạc, bao bì, tuổi thọ, chi phí và bảo trì.

Những yếu tố nào hạn chế việc triển khai pin nhiên liệu PEM?

Khả năng kỹ thuật để sử dụng pin nhiên liệu PEM không tự động biến nó thành giải pháp tốt nhất cho một ứng dụng cụ thể. Việc triển khai thương mại còn phụ thuộc vào nguồn cung hydro, cơ sở hạ tầng, chi phí hệ thống, độ bền và điều kiện hoạt động.

Cơ sở hạ tầng hydro

Pin nhiên liệu PEM đòi hỏi nguồn cung cấp hydro ổn định. Đối với các ứng dụng di động, điều này cũng có nghĩa là cần có cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu phù hợp.

Một phương tiện hoặc hệ thống đường sắt sử dụng pin nhiên liệu có khả năng kỹ thuật cao sẽ có giá trị thực tiễn hạn chế nếu không thể cung cấp hydro tại vị trí, áp suất, thể tích và chi phí cần thiết. Do đó, cơ sở hạ tầng cần được đánh giá cùng với hệ thống pin nhiên liệu chứ không phải là một vấn đề riêng biệt.

Chi phí hệ thống

Cụm pin nhiên liệu chỉ là một phần của toàn bộ hệ thống.

Một hệ thống PEMFC hoàn chỉnh cũng có thể yêu cầu:

• lưu trữ hydro,
• cung cấp không khí,
• làm ẩm,
• quản lý nhiệt,
• máy bơm và van,
• cảm biến và điều khiển,
• năng lượng điện.

Do đó, cần phải đánh giá khía cạnh kinh tế ở cấp độ hệ thống chứ không chỉ bằng cách so sánh chi phí của từng cụm thiết bị.

Độ bền và chu kỳ hoạt động

Các ứng dụng khác nhau đặt ra những yêu cầu rất khác nhau đối với độ bền của pin nhiên liệu PEMFC.

Xe chở khách thường xuyên phải thay đổi tải trọng và vận hành dừng-khởi động liên tục. Vận tải hạng nặng có thể cần hoạt động trong thời gian dài với tải trọng cao hơn. Các ứng dụng hàng hải và cố định có thể hoạt động trong thời gian dài với ít lần dừng-khởi động hơn.

Các đặc tính vận hành này ảnh hưởng đến sự suy thoái chất xúc tác, độ bền màng, hiệu suất tấm lưỡng cực , hiệu suất làm kín, chu kỳ nhiệt và quản lý nước. Vì tấm lưỡng cực đồng thời ảnh hưởng đến dẫn điện, phân bố khí, truyền nhiệt, quản lý nước và nén chồng pin, nên thiết kế của chúng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy lâu dài của chồng pin.

Điều kiện môi trường

Nhiệt độ, độ ẩm, độ rung, chất gây ô nhiễm và điều kiện tiếp xúc cũng có thể quyết định xem kiến ​​trúc PEMFC có khả thi hay không.

Ví dụ, các ứng dụng trong điều kiện khí hậu lạnh đòi hỏi các chiến lược cụ thể để loại bỏ nước, ngăn ngừa đóng băng và khởi động lạnh. Môi trường biển có thể cần chú trọng hơn đến việc bảo vệ chống ăn mòn và an toàn hệ thống.

Do đó, việc lựa chọn ứng dụng cần xem xét cả những ưu điểm của pin nhiên liệu PEM và môi trường mà cụm pin phải hoạt động.

Kết luận

Các phần trên đã trình bày chi tiết các ứng dụng thực tiễn của pin nhiên liệu màng trao đổi proton trong xe cộ, vận tải đường sắt, hệ thống hàng hải và các kịch bản cung cấp năng lượng đòi hỏi cao khác. Khi các ứng dụng của pin nhiên liệu màng trao đổi proton mở rộng, các nhà thiết kế cụm pin phải cân bằng giữa mật độ công suất, độ bền, phân bố dòng chảy, khả năng chống ăn mòn, quản lý nhiệt và chi phí sản xuất.

Đối với các dự án pin nhiên liệu OEM, TMNetch sản xuất các tấm lưỡng cực kim loại tùy chỉnh với các trường dòng được khắc chính xác để phát triển và sản xuất cụm pin nhiên liệu PEM.

Nếu bạn đang phát triển một cụm pin nhiên liệu PEMFC, hãy gửi bản vẽ tấm lưỡng cực của bạn để bộ phận sản xuất xem xét, bao gồm vật liệu, độ dày, kích thước tấm, hình dạng trường dòng chảy, yêu cầu dung sai, yêu cầu lớp phủ và khối lượng sản xuất dự kiến.