Với tuyên bố về một tiến bộ mới trong phát triển công nghệ pin nhiên liệu của Bộ Năng lượng Mỹ, Mỹ sẽ tiến một bước gần đến thời điểm mà tất cả các rào cản, bao gồm chi phí, kích thước và hiệu quả, sẽ được khắc phục để có thể sử dụng rộng rãi pin nhiên liệu tại gia đình và công sở.
Các nhà nghiên cứu tại Học viện Kỹ thuật Virginia và trường Đại học bang Virginia, cùng hợp tác nghiên cứu với sự hỗ trợ của Phòng thí nghiệm Công nghệ Năng lượng Quốc gia, đã phát triển bộ chuyển đổi hiệu quả cao, có thể tăng thế hiệu đòng điện một chiều thấp mà pin nhiên liệu oxyt rắn sản xuất ra lên thế hiệu cao hơn, cần thiết để có thể chuyển đổi sang điện xoay chiều cho các ứng dụng thương mại và trong các hộ gia đình. Sự tăng thế như vậy quan trọng vì nó tạo ra một bước tiến công nghệ mới trong tiến trình làm giảm kích thước và chi phí của pin nhiên liệu.
Hãng Virginia Tech, đang nộp đơn đăng ký bằng sáng chế cho công nghệ này, đã phát triển các bộ chuyển đổi của Hãng trong Chương trình Liên minh Chuyển đổi Năng lượng Trạng thái rắn của Bộ Năng lượng Mỹ, là chương trình được thiết lập nhằm đẩy nhanh tiến độ phát triển pin nhiên liệu oxyt rắn để có khả năng đưa chúng ra thị trường sản xuất điện.
Trong Chương trình Liên minh Chuyển đổi Năng lượng Trạng thái rắn, Hãng Virginia Tech sẽ dành cho các nhóm công nghiệp khả năng lựa chọn đầu tiên đi đến thỏa thuận, về pháp lý gọi là cấp phép không độc quyền, để áp dụng công nghệ sản xuất bộ chuyển đổi cho các dự án phát triển pin nhiên liệu oxyt rắn. Liên quan đến vấn đề này, một hãng tư nhân cũng thể hiện sự quan tâm đến bộ chuyển đổi của Hãng Virginia Tech và đang đàm phán để sử dụng bộ chuyển đổi này trong các công nghệ sản xuất năng lượng từ mặt trời, gió và năng lượng tái tạo khác.
Theo Don Collins, Giám đốc Dự án Phòng thí nghiệm Công nghệ Năng lượng Quốc gia, ý nghĩa của công trình nghiên cứu của Hãng Virginia Tech là tạo thuận lợi cho việc giảm kích thước bộ pin nhiên liệu và tăng công suất điện lưới, đồng thời giảm kích thước và chi phí của hệ thống thiết bị điện tử, là các mục tiêu kỹ thuật cơ bản để công nghệ pin nhiên liệu oxyt rắn phát triển thành thục sang giai đoạn có thể đưa ra thị trường thương mại.
Thiết bị của Hãng Virginia Tech khi kết hợp với các kỹ thuật điều khiển kỹ thuật số và chuyển mạch hiệu năng cao, sẽ biến đổi 22 V lên 400 V với hiệu suất 97%. Thiết bị có khả năng tăng thế hiệu và giảm dòng gợn sóng 120 hertz 2% không cần dùng tụ điện cồng kềnh, tốn kém, hoặc dùng thêm các bộ chuyển đổi thường dùng. Hiệu quả rõ rệt là mức tiêu thụ nhiên liệu, kích thước hệ thống pin nhiên liệu và chi phí đều giảm xuống, tạo nên một bước tiến có ý nghĩa tới mục tiêu của Chương trình Liên minh Chuyển đổi Năng lượng Trạng thái rắn là: đạt hiệu suất toàn phần của pin nhiên liệu 40-60% với chi phí 400 USD/kWatt cho đến năm 2010. Các nghiên cứu trong Chương trình Liên minh Chuyển đổi Năng lượng Trạng thái rắn cho thấy, mỗi một phần trăm cải thiện hiệu quả chuyển đổi có thể giúp giảm chi phí bộ pin nhiên liệu 5-10 USD/kWatt.
Mỹ dự định tăng trưởng không kiềm chế nhu cầu điện năng trong tương lai gần và pin nhiên liệu được coi là một nguồn năng lượng hấp dẫn, vì chúng đem lại lợi ích lớn về môi trường, năng lượng và kinh tế. Bằng cách sản xuất điện thông qua các phản ứng hóa học, pin nhiên liệu không cần sử dụng quy trình đốt hoặc thiết bị sản xuất điện theo truyền thống. Pin nhiên liệu phát thải rất ít chất thải khi chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, như khí tự nhiên và gần như không tạo ra chất ô nhiễm khi chạy bằng hydro. Pin nhiên liệu của Chương trình Liên minh Chuyển đổi Năng lượng Trạng thái rắn cũng cho phép vận hành linh hoạt trên cơ sở nhiều loại nhiên liệu và tạo khả năng lựa chọn sản xuất điện tập trung hoặc phân bố, hỗ trợ tăng cường an ninh năng lượng của Mỹ.
Khi chi phí giảm đến 400 USD/kWatt và đạt các mục tiêu về hiệu suất, pin nhiên liệu có thể được sử dụng làm nguồn sản xuất điện theo nhiều phương án, như điện năng tại chỗ cho nhà ở hoặc mục đích thương mại, giao thông vận tải và ứng dụng theo kiểu môđun cho các cơ sở thiết bị. Ngoài ra, khả năng linh hoạt của pin nhiên liệu oxyt rắn có thể kết hợp với tua bin như các tổ hợp thiết bị lai hiệu quả siêu cao rất có ý nghĩa đối với Chương trình Tương lai Xanh của Chính phủ Mỹ, là kế hoạch xây dựng nhà máy diện hiệu quả cao, không phát thải, cho tương lai.
Là một yếu tố chủ chốt của Chương trình Tuơng lai Xanh, pin nhiên liệu là nền tảng của Sáng kiến Sản xuất Điện từ Than sạch của Chính phủ, là sự cộng tác cùng chia sẻ kinh phí giữa Chính phủ và ngành công nghiệp để trình diễn các công nghệ sản xuất điện tiên tiến, trên cơ sở dùng than.
T.Q. (theo Sciencedaily, 11/2/2005)