Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 5: Pin nhiên liệu - ThS. Nguyễn Bá Thành

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

o

Nguyên lý làm vi c c a pin nhiên li u.ệ ủ ệ

o

Cách ch  t o pin nhiên li u trong phịng thí nghi m.ế ạ ệ ệ

Câu h i chỏ ương 5:

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

2

Ch

<b>ươ</b>

ng 5 

Pin nhiên li u

<b>ệ</b>

5.1 Nhiên li u hydro/pin nhiên li u là gì?<b>ệ</b> <b>ệ</b>

Pin nhiên li u là m t thi t b  chuy n hóa nhiên li u nh  khí hydro, rệ ộ ế ị ể ệ ư ượu, xăng, hay khí 
metan tr c ti p thành dịng đi n. Pin nhiên li u hydrogen t o ra đự ế ệ ệ ạ ược dịng đi n màệ  
khơng gây ra b t k  s  ơ nhi m nào, vì s n ph m t o ra là nấ ỳ ự ễ ả ẩ ạ ước tinh khi t. Pin nhiênế  
li u hydrogen đệ ượ ử ục s  d ng cho tàu du hành vũ tr  và các  ng d ng k  thu t cao khácụ ứ ụ ỹ ậ  
hay nh ng n i c n tránh s  ô nhi m, hay n i c n ngu n năng lữ ơ ầ ự ễ ơ ầ ồ ượng có hi u qu  cao.ệ ả

5.2 Nguyên lý ho t đ ng c a pin nhiên li u<b>ạ ộ</b> <b>ủ</b> <b>ệ</b>

Pin nhiên li u có hai c c, hydrogen đệ ự ược cho vào c c dự ương (anode), cịn oxygen (từ 

khơng khí) vào c c âm (cathode). ự Pin nhiên 

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Khí hyđrơ được nén và th i vào pin nhiên li u   phía c c âm (anode). T i đây, phân tổ ệ ở ự ạ ử 
hyđrơ ti p xúc v i platin và phân h y thành hai   iơn H+, gi i phóng hai đi n tế ớ ủ ả ệ ử 
(electron). Dịng đi n t  ch y trong dây d n ra m ch ngồi, t o thành dịng đi n làmệ ử ạ ẫ ạ ạ ệ  
quay đ ng c . Còn protons H+ chuy n đ n c c âm qua m ng l c (membrane), h p l iộ ơ ể ế ự ạ ọ ọ ạ  
v i electrons và oxygen t o thành nhi t và nớ ạ ệ ước tinh khi t theo cách nh  sau:ế ư

T ng c ng:ổ ộ

Trong khi đó,   c c dở ự ương, khí ơxy được th i qua c c dổ ự ương và hình thành hai ngun 
t  ơxy hút các iơn hyđrơ đ  t o thành nử ể ạ ước. Ph n  ng nh  v y s  t o ra dịng đi n cóả ứ ư ậ ẽ ạ ệ  
hi u đi n th  0,7 V. Khi ta đ t nhi u pin nhiên li u v i nhau, s  t o thành m t dòngệ ệ ế ặ ề ệ ớ ẽ ạ ộ  
đi n m nh.ệ ạ

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

4

Năm 1839, William Robert Grove (1811 – 1896), m t lu t gia – nhà v t lý ngộ ậ ậ ười Anh đã 
t o ra pin nhiên li u đ u tiên.ạ ệ ầ

Năm 1900, các nghiên c u đã chuy n tr c ti p năng lứ ể ự ế ượng hoá h c c a các d ng năngọ ủ ạ  
lượng hoá th ch sang đi n năng, tiêu bi u là h  th ng pin nhiên li u Hydro ra đ i.ạ ệ ể ệ ố ệ ờ
Năm 1920, TS. Alfred Schmid là người tiên phong trong vi c xây d ng b  phân tíchệ ự ộ  
b ng Platium, các đi n c c cacbon – hydro x p dằ ệ ự ố ưới hình th c  ng.ứ ố

Năm 1932, Francis Thomas Bacon, m t giáo s  cơng ngh  t i Đ i h cộ ư ệ ạ ạ ọ  Cambridge, Anh, 
đã ch  t o ra h  th ng pin nhiên li u alkine (AFC) s  d ng đi n c c kim lo i x p làế ạ ệ ố ệ ử ụ ệ ự ạ ố  
n n t ng cho NASA ch  t o tàu vũ tr  s  d ng pin nhiên li u đ  đ a ngề ả ế ạ ụ ử ụ ệ ể ư ười lên m tặ  
trăng vào năm 1968.

Năm 1963, pin nhiên li u s  d ng màng đệ ử ụ ược phát tri n b i hãng GE nh  cơng trìnhể ở ờ  
c a Thomas Grubb và Leonard Niedrach.ủ

Năm 1970, Karl Kordesh xây d ng b  pin nhiên li u k t h p acqui trên m t ô tô lai 4ự ộ ệ ế ợ ộ  
ch  và đã ho t đ ng đỗ ạ ộ ược 3 năm   thành ph  thở ố ường x y ra k t xe.ả ẹ

Gi a năm 1970ữ , t  bào nhiên li u dùng h  th ng axit photphoric ra đ i.ế ệ ệ ố ờ
Năm 1980, pin nhiên li u dùng cacbon n u ch y (MCFC) phát tri n m nh.ệ ấ ả ể ạ
Năm 1990, pin nhiên li u oxit r n (SOFC) đệ ắ ược phát tri n.ể

Nh ng năm 1990sữ , pin nhiên li u d ng màng (PEFC) xu t hi n v i m t đ  công su tệ ạ ấ ệ ớ ậ ộ ấ 
thu đượ ấc r t cao.

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

vi n, các phệ ương ti n v n chuy n, tr m không gian, khách s n, các nhuệ ậ ể ạ ạ  
c u sinh ho t c a con ngầ ạ ủ ười….

o

So v i năng lớ ượng truy n th ng, pin nhiên li u không gây ô nhi m môiề ố ệ ễ  
trường; s n ph m th i ra là Hả ẩ ả 2O.

o

Hi u su t cao > 60%.ệ ấ

o

Đ  tin c y cao.ộ ậ

o

Không gây ra ti ng  n. ế ồ

Nhược đi m: giá thành cao (h  th ng pin nhiên li u lo i màng kho ng 20.000 $ể ệ ố ệ ạ ả  
trên m t đ n v  KW).ộ ơ ị

5.4 Phân lo i <b>ạ</b>

Các h  th ng pin nhiên li u đệ ố ệ ược phân lo i theo nhi u cách khác nhau tùy theo cáchạ ề  
nhìn:

Phân lo i theo nhi t đ  ho t đ ng.ạ ệ ộ ạ ộ

Phân theo lo i các ch t tham gia ph n  ng.ạ ấ ả ứ
Phân lo i theoạ  đi n c c.ệ ự

Phân theo lo i cácạ  ch t đi n phânấ ệ  là cách phân lo i thông d ng ngày nay.ạ ụ
Li t kê dệ ưới đây là 6 lo i t  bào nhiên li u khác nhau:ạ ế ệ

AFC (Alkaline fuel cell ­ t  bào nhiên li u ki m).ế ệ ề

PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell ­ trao đ i h t nhân qua m ngổ ạ ạ  
l c).ọ

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

6

MCFC (Molten carbonate fuel cell ­ t  bào nhiên li u carbonat nóng ch y).ế ệ ả
SOFC (Solid oxide fuel cell ­ t  bào nhiên li u oxit r n).ế ệ ắ

DMFC (Direct methanol fuel cell ­ t  bào nhiên li u methanol tr c ti p).ế ệ ự ế

Trong các lo i trên thìạ  PEMFC có nhi u tri n v ng dùng trong các lo i xe c . SOFC vàề ể ọ ạ ộ  
APU cũng đ u có kh  năng trong  ng d ng trên ơ tơ. PEMFC, MCFD và SOFC cùng cóề ả ứ ụ  
trong tương lai trong  ng d ng trên các tr m phát đi n. PAFC là công ngh  m i đứ ụ ạ ệ ệ ớ ược 
nghiên c u tuy nhiên v n còn nhi u v n đ  kĩ thu t.ứ ẫ ề ấ ề ậ  DMFC có th  t o bể ạ ước đ t pháộ  
trong lĩnh v c thi t b  di d ng. AFC đự ế ị ộ ược có th  để ượ ức  ng d ng trong ngành hàngụ  
không vũ tr .ụ

Nhi t đ  v n hành c a nh ng lo i t  bào nhiên li u khác nhau (n m trong kho ng tệ ộ ậ ủ ữ ạ ế ệ ằ ả ừ 
60 t i 1000ớ  đ  Cộ ). S  khác nhau còn n m   c u trúc đi n c c, s  tinh khi t c a hydroự ằ ở ấ ệ ự ự ế ủ  

 anode (

ở DMFC dùng methanol).

5.5 Cách t o m t pin nhiên li u hidrogen đ n gi n<b>ạ</b> <b>ộ</b> <b>ệ</b> <b>ơ</b> <b>ả</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

 B n có th  t o đạ ể ạ ược m t pin nhiên li u ch  v i 10 phút trong nhà b p và th y độ ệ ỉ ớ ế ấ ược 

khí hydro và khí oxy k t h p v i nhau nh  th  nào đ  t o thành năng lế ợ ớ ư ế ể ạ ượng đi n s ch.ệ ạ

 Đ  làm m t pin nhiên li u chúng ta c n:ể ộ ệ ầ

­ M t dây Nickel ph  Platin, hay platin nguyên ch t.ộ ủ ấ

­ M t que kem, m t m nh g , hay m t m nh nh a hình ch  nh t.ộ ộ ả ỗ ộ ả ự ữ ậ

­ M t đ u k p pin 9 vol.ộ ầ ẹ

­ M t pin 9 vol.ộ

</div>

<!--links-->
<a href=' /> bài giảng quản trị tài chính chương 5-tổ chức

• 29
• 448
• 0