Bước đột phá mới cho pin nhiên liệu

PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân hướng dẫn sinh viên sử dụng thiết bị phản ứng Autoclave, dùng để tổng hợp vật liệu nền bằng phương pháp solvothermal - Ảnh: TRỌNG NHÂN

Mới đây, nhóm sinh viên thực hiện công trình này cũng vừa nhận giải nhất Giải thưởng sinh viên nghiên cứu khoa học - Euréka lần thứ 21, do Thành đoàn TP.HCM phối hợp cùng ĐH Quốc gia TP.HCM tổ chức vào tháng 11-2019.

Giảm 1,5% platinum

Pin nhiên liệu là thiết bị điện hóa, có khả năng biến đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện thông qua các phản ứng điện hóa. So với nhiều nguồn năng lượng tái tạo khác, loại pin này vừa có ưu điểm không cần sạc, không phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên mà đem lại hiệu suất cao, vừa không gây ô nhiễm môi trường.

Theo bạn Phạm Minh Toàn - sinh viên Trường ĐH Bách khoa, thành viên dự án, tuy đã được ứng dụng trong thực tiễn nhưng phần lớn pin nhiên liệu hiện nay vẫn còn một số hạn chế. Chẳng hạn, việc sử dụng xúc tác thương mại platinum trên vật liệu nền carbon kém bền, dễ bị ăn mòn trong môi trường điện hóa, khi pin hoạt động lâu dài dễ dẫn đến hiện tượng bong tróc và thất thoát xúc tác platinum - một kim loại quý.

Trước bài toán đó, nhóm tiến hành nghiên cứu tổng hợp được bí quyết thay thế cho vật liệu carbon, trong đó sử dụng Ti0.8W0.2O2 làm vật liệu nền cho pin nhiên liệu.

PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân, trưởng phòng khoa học công nghệ và quan hệ đối ngoại Trường ĐH Tài nguyên - môi trường TP.HCM, chia sẻ Ti0.8W0.2O2 vừa đảm bảo được các đặc tính cần có của vật liệu nền trước đây, vừa giúp tăng năng suất và hiệu quả trong việc sử dụng vật liệu quý platinum. Với những mô hình pin nhiên liệu cũ, lượng xúc tác platinum cần dùng thường rơi vào 20% thì nay giảm còn 18,5%.

Theo đánh giá của nhiều chuyên gia tại chung kết cuộc thi Euréka 2019, với kim loại quý như platinum, việc giảm 1,5% là một con số đáng kể. Bên cạnh đó, xúc tác mới Ti0.8W0.2O2 mang lại kết quả cao, không những giảm khả năng bị "đầu độc", cải thiện độ bền, tăng hiệu quả quá trình hoạt động của pin nhiên liệu, hứa hẹn mở ra nhiều ứng dụng.

PGS.TS Nguyễn Thị Phương Phong - nguyên giảng viên khoa hóa lý Trường ĐH Khoa học tự nhiên (ĐH Quốc gia TP.HCM), một trong những giám khảo Euréka 2019 - nói việc nhóm nghiên cứu sử dụng ethanol thay cho metanol cũng là một điểm cộng bởi ethanol không độc, có khả năng tái tạo, trữ lượng dồi dào và có khả năng tổng hợp từ biomass, nguồn năng lượng tái tạo sinh học dồi dào ở Việt Nam.

Từ phòng nghiên cứu nước ngoài về nước

Thành công ngày hôm nay được xây từ những phát hiện nền tảng trong khoảng thời gian những năm 2009, khi PGS.TS Thanh Vân làm nghiên cứu sinh cũng về đề tài các vật liệu mới cho pin nhiên liệu tại ĐH Khoa học và công nghệ Đài Loan. Chỉ hơn 6 tháng tìm tòi và thử nghiệm, cô Vân đã tìm ra một loại vật liệu mới thay thế vật liệu nền carbon ở pin nhiên liệu.

Công trình sau đó được đăng trên tạp chí chuyên ngành hóa học uy tín nhất của Mỹ Journal of the American Chemical Society và ngay lập tức được nhà trường công nhận tiến sĩ trước thời hạn nghiên cứu. Năm 2011, PGS.TS Thanh Vân tiếp tục nhận được bằng sáng chế của Mỹ cho phát hiện này. 

"Trước khi bắt tay thử nghiệm, tôi phải dành nhiều thời gian nghiên cứu các cơ sở lý thuyết, định hình được hướng đi và một phần cũng nhờ may mắn nên thành công đến khá nhanh" - cô Vân nói.

Cô Vân được chính quyền Đài Loan mời ở lại làm việc thêm 2 năm, rồi quyết định quay về Việt Nam tiếp tục hướng nghiên cứu của mình. 

Cô chia sẻ thời gian đầu sau khi trở về Việt Nam khá khó khăn do kinh phí chưa có đầy đủ, nhiều lúc mua 1g platinum mà gần hết một tháng lương, nhưng chỉ "cầm cự" được vài cuộc thí nghiệm là hết sạch. Một số tính chất của pin thì ở Việt Nam chưa có máy phân tích hoặc độ chính xác chưa cao, nhóm phải gửi mẫu đi nước ngoài kiểm nghiệm nên có phần tốn công và chi phí.

"Những năm tới, chúng tôi sẽ tiếp tục mở rộng dự án và tiếp tục kêu gọi đầu tư để tìm hướng ra thị trường" - cô Vân nói.

Không chỉ nghiên cứu độc lập, khi về Trường ĐH Tài nguyên - môi trường TP.HCM, PGS.TS Thanh Vân còn xây dựng và vận hành một đội ngũ nghiên cứu theo mô hình ở các trường ĐH tiên tiến bao gồm các nghiên cứu sinh, các thạc sĩ, cử nhân và sinh viên ĐH, được chia thành nhiều nhóm đảm nhiệm nhiều công việc khoa học, bắt buộc viết báo cáo tiếng Anh và thường xuyên tìm kiếm cơ hội tham gia các hội thảo khoa học trong và ngoài nước.

"Từ đó, các thành viên nhóm nghiên cứu, trong đó có các sinh viên, sẽ dần tiến bộ không chỉ về chuyên môn mà còn các kỹ năng và bản lĩnh khoa học. Nhiều sinh viên trong nhóm khi xin học bổng du học được nhiều trường ĐH lớn rất có cảm tình vì các bạn vừa có kinh nghiệm thực tiễn, vừa có được bài báo khoa học, vừa tham gia được các hội thảo khoa học lớn nhỏ" - cô Vân chia sẻ.

Tương lai của xe hơi là chạy bằng pin nhiên liệu

TTO - Các nhà hoạch định chính sách Nhật Bản cho rằng xe chạy pin nhiên liệu – chứ không phải là xe điện, mới là tương lai của xe hơi. Và họ đang đánh cược vào điều đó.