Mô phỏng xe chạy bằng nhiên liệu hydrogen.
Đây mới là phương tiện xanh mà các hãng sản xuất xe hướng đến.
Xe sử dụng năng lượng là khí hydrogen
Như chúng ta đã biết, hiện nay Trái đất đang nóng dần lên do biến đổi khí hậu và hiệu ứng nhà kính. Bên cạnh đó, ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng, chủ yếu do phát thải từ các thiết bị sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch (fossil fuel). Do vậy, hằng năm các tổ chức bảo vệ môi trường trên thế giới họ cùng nhau họp bàn để đưa ra những phương án cùng nhau bảo vệ môi trường.
Các nước hiện nay cũng đã có những lộ trình nhằm mục đích bảo vệ môi trường bằng cách tối ưu hóa, cải tiến các thiết bị sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch. Việc đó nhằm mục đích hạn chế khí phát thải ra môi trường.
Một trong những thành tố góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, không phát sinh khí độc hại, thân thiện với môi trường không đâu khác chính là hyrogen energy (năng lượng khí hydrogen).
Từ khi ra mắt sản phẩm mang tính cách mạng là mẫu Prius vào năm 1997, Toyota trở thành nhà tiên phong trong phân khúc xe hybrid và hybrid sạc điện, cũng là những viên gạch lát đầu tiên cho dòng xe điện ngày nay.
Tuy nhiên, khi xe điện trở thành xu hướng thực sự, thì thương hiệu Nhật lại tỏ ra lưỡng lự để bước lên phía trước. Mẫu xe thuần điện đầu tiên của hãng - bZ4X - chỉ bán được vài trăm xe tính đến giữa tháng 10/2022 và theo Electrek, Toyota không có kế hoạch tăng sản lượng cho đến 2025.
Theo hãng nghiên cứu số liệu thị trường nổi tiếng của Mỹ J.D. Power, số xe thuần điện hiện nay chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn thị trường xe mới.
Loại xe đáp ứng các quy định ngày càng nghiêm ngặt về môi trường cũng như lượng nhiên liệu hóa thạch đang cạn dần là loại động cơ được chuyển đổi để sử dụng khí hydro. Bản thân động cơ cũng có valve được gia cố cứng hơn, các thanh truyền mạnh hơn và các vòi phun nhiên liệu được thiết kế cho khí, không phải chất lỏng.
Bên cạnh thực tế rằng hydro là nguyên tố dồi dào nhất trên cả hành tinh, thì lợi thế so với xe điện là xe chạy hydro có hành trình dài hơn và thời gian nạp nhiên liệu nhanh hơn, chỉ khoảng 90 giây trong trường hợp của GR Yaris H2. Ngoài ra còn giảm đáng kể việc sử dụng những yếu tố cung ứng hạn chế như lithium và nickel - những thành phần vật liệu phải có trong pin xe điện.
Trong tương lai gần, ô tô và các thiết bị khác sẽ sử dụng năng lượng siêu sạch (Fuel Cells) đặc biệt là PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cells). Loại này sử dụng khí hydrogen là nhiên liệu.
Những loại khí được sử dụng thay thế nhiên liệu
Có 2 loại khí chính được sử dụng thay thế xăng hay điện cho động cơ. Loại Closed-Cathode PEMFC dùng khí hydrogen tinh khiết (pure hydrogen) và khí oxy tinh khiết (pure oxygen). Loại này hiệu suất rất cao, tuy nhiên lại phải thêm 1 bình khí oxy nữa, chiếm diện tích nên ít được dùng.
Loại khí này chỉ dùng trong những việc quan trọng, cần thiết như tàu ngầm, tàu ngầm không người lái UUV (Unmaned Under Vehicles), do tàu ngầm hoạt động ở dưới nước, việc lấy khí oxy không thể từ không khí được mà phải có một bình khí nén oxygen để cung cấp nhiên liệu.
Loại khí thứ hai là Open- Cathode PEMFC: Dùng khí hydrogen là nhiên liệu và khí oxygen lấy từ không khí, thông qua một quạt thổi vào (quạt này có công dụng vừa thổi không khí vào, vừa tản nhiệt).
Loại này hiệu suất thấp, nhưng có ưu điểm là gọn, vì chỉ cần một bình chứa hydrogen (Hydrogen tank), không cần bình oxygen và hiện nay nó được sử dụng cho xe hơi, các thiết bị bay không người lái (UAV-Unmaned Aerial Vehicles), tàu thủy, máy bay...
Hiện nay, người ta đã có công thức để chế tạo khí hydrogen từ các nguồn liệu khác nhau, nhưng hiệu quả chưa cao, do đó họ vẫn tiếp tục cải tiến. Tuy vậy, không xa nữa các thiết bị sử dụng nguồn hydrogen sẽ thịnh hành.
Hydrogen có thể sản xuất từ nước ngọt, nước biển, dầu mỏ, bùn, các loại biomass, cồn... Công nghệ lưu trữ năng lượng (Energy Store) trong tương lai sẽ phát triển vượt bậc trong đó có hydrogen.
Mặt khác xăng dầu (fossil fuel) sẽ bị hạn chế trong thời gian gần, vì quá ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, khi sử dụng nhiên liệu hydrogen thì khí thải chỉ tạo ra hơi nước. Trong khi đó nếu sử dụng nhiên liệu hóa thạch thì rất ô nhiễm do khí thải toàn độc hại, ảnh hưởng rất lớn đến môi trường và con người.
Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu thành công về công nghệ sản xuất khí hydrogen và thiết bị điện hóa fuell cells. Tuy nhiên, nó vẫn chưa thịnh hành. Vì các lý do như ô tô loại này hoặc các thiết bị dùng nhiên liệu hydrogen thì cần phải trang bị một bình khí nén, do đó dễ nổ (thực tế rủi ro này rất thấp vì được tính toán thiết kế bình áp suất), cồng kềnh, chiếm diện tích lớn (nguyên nhân chính), giá thành hydrogen hơi cao hơn giá nhiên liệu hóa thạch.
Họ tiếp tục cải tiến làm sao dung tích chứa hydrogen là nhỏ, gọn nhưng thời gian để cung cấp nhiên liệu cho thiết bị là lâu hơn. Trong tương lai nguồn năng lượng siêu sạch này sẽ thịnh hành trên thế giới. Khi đó, hành tinh của chúng ta sẽ không còn mối lo về khí thải từ giao thông nữa.