Minh Nguyệt
Intern Writer
Chào các bạn, dạo gần đây mình thấy nhiều người bàn tán về xe điện (EV) và những bất tiện khi sạc pin đường dài. Đúng là việc phải chờ 20 phút hay hơn để sạc đầy pin trên một chuyến đi xa thì không hấp dẫn bằng việc ghé cây xăng đổ đầy bình trong vài phút chút nào. Thế nhưng, có một giải pháp khác cũng tiềm năng không kém mà lại ít được nhắc đến, đó chính là xe chạy bằng hydro. Mặc dù Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cũng từng khẳng định hydro có "nhiều lợi ích vượt trội so với các công nghệ đốt cháy truyền thống", nhưng vì nhiều lý do, đặc biệt là vấn đề tài chính, mà công nghệ này vẫn chưa thực sự phổ biến rộng rãi.
Tuy nhiên, Toyota thì lại khác, họ đã dành tới 30 năm để nghiên cứu và phát triển công nghệ pin nhiên liệu hydro. Hồi tháng 12 năm ngoái, hãng xe Nhật Bản này đã công bố kế hoạch đầu tư vào FirstElement Fuel, nhà cung cấp cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu hydro lớn nhất ở California, nhằm thúc đẩy hạ tầng hydro tại Mỹ. Thậm chí, Toyota còn có cả một trung tâm nghiên cứu riêng biệt tại Gardena, California, chỉ để tập trung vào hydro. Mặc dù đã tinh chỉnh công nghệ pin nhiên liệu hydro từ năm 2001, nhưng phải đến năm 2024, trung tâm này mới chính thức được đổi tên thành Trụ sở Hydro Bắc Mỹ của Toyota (hay còn gọi là H2HQ).
Các bạn có nhớ chiếc sedan Mirai chạy bằng hydro mà Toyota ra mắt năm 2015 không? Đến giờ thì mẫu xe này vẫn chỉ có mặt ở California, bởi đây là nơi duy nhất ở Mỹ có các trạm bơm hydro dành cho xe con. Không chỉ dừng lại ở xe con, tại khu thử nghiệm ở Arizona, Toyota còn đang thử nghiệm những chiếc xe tải hạng nặng Class 8 chạy bằng pin nhiên liệu hydro, cho chúng "đua" với những người anh em chạy dầu diesel. Mình từng có dịp ngồi thử cả hai loại xe này trong các lần chạy thử riêng biệt và phải công nhận rằng, chiếc xe tải hydro sạch hơn, nhanh hơn hẳn, và đặc biệt là nó chỉ thải ra nước từ ống xả thay vì khói độc hại. Dù vậy, để cả nước Mỹ chấp nhận và sử dụng hydro rộng rãi thì vẫn còn là một chặng đường dài.
Vậy thì pin nhiên liệu hydro hoạt động như thế nào nhỉ? Đơn giản mà nói, hydro (ký hiệu H, số nguyên tử 1) là nguyên tố nhẹ nhất và phong phú nhất trong vũ trụ. Chúng ta có thể sản xuất hydro bằng nhiều cách như cải tạo hơi nước metan, điện phân hay khí hóa sinh khối và tách hydro. Pin nhiên liệu tạo ra điện thông qua một phản ứng điện hóa, chứ không phải đốt cháy như động cơ truyền thống. Chúng được dùng để cung cấp năng lượng cho nhà cửa, doanh nghiệp và cả phương tiện giao thông. Điều hay ho là chúng không cần sạc định kỳ như pin, mà chỉ cần được tiếp thêm nhiên liệu thôi.
Một pin nhiên liệu thường gồm ba phần chính: cực dương (anode), cực âm (cathode) và màng điện phân. Theo Hiệp hội Năng lượng Pin Nhiên liệu & Hydro có trụ sở tại D.C., quá trình này diễn ra như sau: các nguyên tử hydro đi vào cực dương trong khi oxy đi qua cực âm. Một chất xúc tác sẽ tách các electron ra khỏi nguyên tử, để lại các proton. Các proton mang điện tích dương sẽ đi qua màng điện phân xốp đến cực âm, còn các electron mang điện tích âm bị đẩy qua một mạch điện, tạo ra dòng điện. Sau khi đi qua mạch điện, các electron sẽ kết hợp với các proton và oxy từ không khí để tạo ra sản phẩm phụ của pin nhiên liệu: nước và nhiệt.
Chị Debby Byrne, quản lý chương trình điều hành tại Toyota Bắc Mỹ, chia sẻ rằng: "Mình nghĩ nhiều người cứ hình dung đây là một hệ thống rất phức tạp, nhưng thực ra nó chỉ giống như một cục pin với cực dương và cực âm thôi. Phản ứng hóa học diễn ra một cách lặng lẽ khi chúng ta thêm hydro vào hệ thống. Hơn nữa, nó không có bộ phận chuyển động nào cả, nên chúng ta sẽ có thêm lợi ích đó. Không cần mang xe đến đại lý để thay dầu, và ít hao mòn hơn nhiều so với động cơ piston truyền thống."
Nói đi cũng phải nói lại, xe chạy bằng xăng dầu cũng không phải là không có rủi ro đâu nhé. Bình xăng có thể nguy hiểm nếu không được chế tạo bằng vật liệu và quy trình chất lượng cao. Dù các biện pháp an toàn đã tiến bộ rất nhiều, chúng ta vẫn thấy những cảnh báo về tĩnh điện tại các trạm xăng trên khắp nước Mỹ. Dầu mỏ cũng đắt đỏ để khai thác, nhưng bù lại, cơ sở hạ tầng và hệ thống hỗ trợ đã được thiết lập rất vững chắc rồi.
Với xe chạy pin nhiên liệu hydro, Toyota cũng áp dụng mức độ chi tiết và sự chú ý đến an toàn tương tự như khi họ chế tạo ô tô, xe tải và SUV chạy xăng và hybrid. Hơn nữa, Toyota cho biết, các cảm biến hydro có thể phát hiện rò rỉ hoặc va chạm. Trong trường hợp xảy ra tai nạn, các van bình hydro được thiết kế để tự động đóng lại, ngăn chặn bất kỳ lượng hydro nào thoát ra ngoài.
Vậy làm sao để thuyết phục những người còn hoài nghi đây? Hydro là một nguồn năng lượng sạch có thể được sản xuất bằng năng lượng mặt trời, gió và chất thải sinh học. Năm 2023, Toyota và FuelCell Energy có trụ sở tại Connecticut đã ra mắt hệ thống "Tri-gen" độc đáo, sử dụng khí sinh học từ một nhà máy xử lý nước thải gần đó để sản xuất điện tái tạo, hydro tái tạo và nước có thể sử dụng được. Các sản phẩm này được dùng cho các hoạt động xử lý xe tại cảng của Toyota Logistic Services Long Beach.
Toyota cho biết, việc sử dụng điện tái tạo giúp giảm hơn 9.000 tấn khí thải CO2 dự kiến mỗi năm, trong khi lượng điện không sử dụng sẽ được trả lại cho lưới điện địa phương. Mỗi ngày, cơ sở Tri-gen sản xuất tới 1.200 kg hydro cho các phương tiện điện pin nhiên liệu, bao gồm cả những chiếc xe tải hạng nặng Class 8, và tái chế khoảng 5.300 lít nước mỗi ngày. Lượng nước tái chế này được dùng để rửa xe vừa đến từ nhà máy ở Nhật Bản trước khi giao hàng, giúp giảm lãng phí nước từ nhà máy địa phương. Đáng chú ý, cơ sở Tri-gen của Toyota và FuelCell đã vinh dự nhận Giải thưởng Dự án Tốt hơn năm 2025 của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ vào tháng 5 vừa qua, một giải thưởng công nhận sự đổi mới trong hiệu quả giảm năng lượng, nước và chất thải.
Toyota xem hydro là một "yếu tố thay đổi cuộc chơi" cho thế giới, nhưng công nghệ này cũng có không ít người hoài nghi và phản đối. Gần đây, Toyota đã mời mình và một nhóm nhà báo đến tham quan khu thử nghiệm rộng khoảng 48,56 km² (tương đương 4.856 hecta) của họ ở Arizona. Anh Caleb Jacobs từ The Drive, một người ban đầu khá hoài nghi, đã trở nên "sáng tỏ" hơn, dù chưa hoàn toàn bị thuyết phục về năng lượng hydro. Anh ấy nhận ra rằng, Toyota coi hydro là một giải pháp cho một tương lai mà người bình thường chưa thể hình dung rõ ràng.
Hãy lấy ví dụ về mẫu concept H2-Overland của Toyota, được giới thiệu tại triển lãm SEMA vào tháng 11. Chiếc xe này có khả năng thu thập và lọc nước được tạo ra từ pin nhiên liệu. Người dùng sau đó có thể sử dụng nguồn nước bổ sung này cho các mục đích không uống được, như rửa tay hoặc rửa chén. Anh Jacobs nói: "Hãy hình dung ý tưởng tương tự, nhưng áp dụng cho các máy phát điện và nguồn cung cấp năng lượng công nghiệp." Nghe thật thú vị phải không nào? Có lẽ, tương lai của hydro sẽ không chỉ dừng lại ở những chiếc xe mà chúng ta vẫn nghĩ đâu! (Popsci)
Tuy nhiên, Toyota thì lại khác, họ đã dành tới 30 năm để nghiên cứu và phát triển công nghệ pin nhiên liệu hydro. Hồi tháng 12 năm ngoái, hãng xe Nhật Bản này đã công bố kế hoạch đầu tư vào FirstElement Fuel, nhà cung cấp cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu hydro lớn nhất ở California, nhằm thúc đẩy hạ tầng hydro tại Mỹ. Thậm chí, Toyota còn có cả một trung tâm nghiên cứu riêng biệt tại Gardena, California, chỉ để tập trung vào hydro. Mặc dù đã tinh chỉnh công nghệ pin nhiên liệu hydro từ năm 2001, nhưng phải đến năm 2024, trung tâm này mới chính thức được đổi tên thành Trụ sở Hydro Bắc Mỹ của Toyota (hay còn gọi là H2HQ).
Các bạn có nhớ chiếc sedan Mirai chạy bằng hydro mà Toyota ra mắt năm 2015 không? Đến giờ thì mẫu xe này vẫn chỉ có mặt ở California, bởi đây là nơi duy nhất ở Mỹ có các trạm bơm hydro dành cho xe con. Không chỉ dừng lại ở xe con, tại khu thử nghiệm ở Arizona, Toyota còn đang thử nghiệm những chiếc xe tải hạng nặng Class 8 chạy bằng pin nhiên liệu hydro, cho chúng "đua" với những người anh em chạy dầu diesel. Mình từng có dịp ngồi thử cả hai loại xe này trong các lần chạy thử riêng biệt và phải công nhận rằng, chiếc xe tải hydro sạch hơn, nhanh hơn hẳn, và đặc biệt là nó chỉ thải ra nước từ ống xả thay vì khói độc hại. Dù vậy, để cả nước Mỹ chấp nhận và sử dụng hydro rộng rãi thì vẫn còn là một chặng đường dài.
Vậy thì pin nhiên liệu hydro hoạt động như thế nào nhỉ? Đơn giản mà nói, hydro (ký hiệu H, số nguyên tử 1) là nguyên tố nhẹ nhất và phong phú nhất trong vũ trụ. Chúng ta có thể sản xuất hydro bằng nhiều cách như cải tạo hơi nước metan, điện phân hay khí hóa sinh khối và tách hydro. Pin nhiên liệu tạo ra điện thông qua một phản ứng điện hóa, chứ không phải đốt cháy như động cơ truyền thống. Chúng được dùng để cung cấp năng lượng cho nhà cửa, doanh nghiệp và cả phương tiện giao thông. Điều hay ho là chúng không cần sạc định kỳ như pin, mà chỉ cần được tiếp thêm nhiên liệu thôi.
Một pin nhiên liệu thường gồm ba phần chính: cực dương (anode), cực âm (cathode) và màng điện phân. Theo Hiệp hội Năng lượng Pin Nhiên liệu & Hydro có trụ sở tại D.C., quá trình này diễn ra như sau: các nguyên tử hydro đi vào cực dương trong khi oxy đi qua cực âm. Một chất xúc tác sẽ tách các electron ra khỏi nguyên tử, để lại các proton. Các proton mang điện tích dương sẽ đi qua màng điện phân xốp đến cực âm, còn các electron mang điện tích âm bị đẩy qua một mạch điện, tạo ra dòng điện. Sau khi đi qua mạch điện, các electron sẽ kết hợp với các proton và oxy từ không khí để tạo ra sản phẩm phụ của pin nhiên liệu: nước và nhiệt.
Chị Debby Byrne, quản lý chương trình điều hành tại Toyota Bắc Mỹ, chia sẻ rằng: "Mình nghĩ nhiều người cứ hình dung đây là một hệ thống rất phức tạp, nhưng thực ra nó chỉ giống như một cục pin với cực dương và cực âm thôi. Phản ứng hóa học diễn ra một cách lặng lẽ khi chúng ta thêm hydro vào hệ thống. Hơn nữa, nó không có bộ phận chuyển động nào cả, nên chúng ta sẽ có thêm lợi ích đó. Không cần mang xe đến đại lý để thay dầu, và ít hao mòn hơn nhiều so với động cơ piston truyền thống."
Nói đi cũng phải nói lại, xe chạy bằng xăng dầu cũng không phải là không có rủi ro đâu nhé. Bình xăng có thể nguy hiểm nếu không được chế tạo bằng vật liệu và quy trình chất lượng cao. Dù các biện pháp an toàn đã tiến bộ rất nhiều, chúng ta vẫn thấy những cảnh báo về tĩnh điện tại các trạm xăng trên khắp nước Mỹ. Dầu mỏ cũng đắt đỏ để khai thác, nhưng bù lại, cơ sở hạ tầng và hệ thống hỗ trợ đã được thiết lập rất vững chắc rồi.
Với xe chạy pin nhiên liệu hydro, Toyota cũng áp dụng mức độ chi tiết và sự chú ý đến an toàn tương tự như khi họ chế tạo ô tô, xe tải và SUV chạy xăng và hybrid. Hơn nữa, Toyota cho biết, các cảm biến hydro có thể phát hiện rò rỉ hoặc va chạm. Trong trường hợp xảy ra tai nạn, các van bình hydro được thiết kế để tự động đóng lại, ngăn chặn bất kỳ lượng hydro nào thoát ra ngoài.
Vậy làm sao để thuyết phục những người còn hoài nghi đây? Hydro là một nguồn năng lượng sạch có thể được sản xuất bằng năng lượng mặt trời, gió và chất thải sinh học. Năm 2023, Toyota và FuelCell Energy có trụ sở tại Connecticut đã ra mắt hệ thống "Tri-gen" độc đáo, sử dụng khí sinh học từ một nhà máy xử lý nước thải gần đó để sản xuất điện tái tạo, hydro tái tạo và nước có thể sử dụng được. Các sản phẩm này được dùng cho các hoạt động xử lý xe tại cảng của Toyota Logistic Services Long Beach.
Toyota cho biết, việc sử dụng điện tái tạo giúp giảm hơn 9.000 tấn khí thải CO2 dự kiến mỗi năm, trong khi lượng điện không sử dụng sẽ được trả lại cho lưới điện địa phương. Mỗi ngày, cơ sở Tri-gen sản xuất tới 1.200 kg hydro cho các phương tiện điện pin nhiên liệu, bao gồm cả những chiếc xe tải hạng nặng Class 8, và tái chế khoảng 5.300 lít nước mỗi ngày. Lượng nước tái chế này được dùng để rửa xe vừa đến từ nhà máy ở Nhật Bản trước khi giao hàng, giúp giảm lãng phí nước từ nhà máy địa phương. Đáng chú ý, cơ sở Tri-gen của Toyota và FuelCell đã vinh dự nhận Giải thưởng Dự án Tốt hơn năm 2025 của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ vào tháng 5 vừa qua, một giải thưởng công nhận sự đổi mới trong hiệu quả giảm năng lượng, nước và chất thải.
Toyota xem hydro là một "yếu tố thay đổi cuộc chơi" cho thế giới, nhưng công nghệ này cũng có không ít người hoài nghi và phản đối. Gần đây, Toyota đã mời mình và một nhóm nhà báo đến tham quan khu thử nghiệm rộng khoảng 48,56 km² (tương đương 4.856 hecta) của họ ở Arizona. Anh Caleb Jacobs từ The Drive, một người ban đầu khá hoài nghi, đã trở nên "sáng tỏ" hơn, dù chưa hoàn toàn bị thuyết phục về năng lượng hydro. Anh ấy nhận ra rằng, Toyota coi hydro là một giải pháp cho một tương lai mà người bình thường chưa thể hình dung rõ ràng.
Hãy lấy ví dụ về mẫu concept H2-Overland của Toyota, được giới thiệu tại triển lãm SEMA vào tháng 11. Chiếc xe này có khả năng thu thập và lọc nước được tạo ra từ pin nhiên liệu. Người dùng sau đó có thể sử dụng nguồn nước bổ sung này cho các mục đích không uống được, như rửa tay hoặc rửa chén. Anh Jacobs nói: "Hãy hình dung ý tưởng tương tự, nhưng áp dụng cho các máy phát điện và nguồn cung cấp năng lượng công nghiệp." Nghe thật thú vị phải không nào? Có lẽ, tương lai của hydro sẽ không chỉ dừng lại ở những chiếc xe mà chúng ta vẫn nghĩ đâu! (Popsci)
