Pin nhiên liệu metanol đạt kỷ lục thế giới mới về thời gian vận hành

Pin DMFC hoạt động với metanol lỏng, nhiên liệu này có thể được lưu trữ đơn giản hơn nhiều so với hydro tinh khiết. Hệ thống thử nghiệm của các nhà khoa học tại Trung tâm Julich được thiết kế đặc biệt để sử dụng cho các xe nâng chạy điện, đây là loại xe thường được vận hành trong các kho hàng quy mô lớn. Loại pin nhiên liệu này đặc biệt thích hợp để vận hành các xe ô tô loại nhỏ.

Nhiên liệu metanol lỏng đã được chứng minh là có nhiều ưu điểm hơn so với hydro, đặc biệt khi nạp vào xe ô tô: Metanol có thể được “bơm” vào bình nhiên liệu một cách đơn giản trong vòng vài phút, hoặc người ta có thể thay các bình đựng metanol một cách dễ dàng. Hơn nữa, metanol cũng tạo điều kiện cho xe vận hành ở các khoảng cách lớn hơn. Vì lý do đó, các hệ thống pin DMFC rất thích hợp để thay thế ắc quy trong các xe loại nhỏ và các robot mà do vận hành liên tục nên cần phải thường xuyên nạp điện. Một lĩnh vực áp dụng khác của pin DMFC là sử dụng như thiết bị cấp điện dự phòng để đảm bảo cấp điện không ngắt quãng, ví dụ trong các trạm phát sóng của mạng lưới điện thoại di động hoặc các trung tâm tính toán lớn.

Hệ thống DMFC của các nhà khoa học tại Julich là một khối với 88 pin nhiên liệu riêng rẽ, tổng công suất 1,3 kW. Hệ thống này đã được vận hành thử nghiệm liên tục từ tháng 7/2010. Cho đến nay, với thời gian vận hành hơn 20.000 giờ không nghỉ, thời gian vận hành liên tục của hệ thống đã vượt xa mức dự kiến ban đầu là 5.000 giờ.

Tuổi thọ của các hệ thống pin nhiên liệu là yếu tố quan trọng đối với việc sử dụng chúng trên thực tế. Hiện nay các pin nhiên liệu của hệ thống DMFC đã đạt tuổi thọ tương đương tuổi thọ của các xe ô tô dự kiến sẽ sử dụng hệ thống này, ví dụ các xe nâng chạy điện mà sau 20.000 giờ vận hành sẽ phải đại tu.

Các nhà khoa học Julich đã thử nghiệm hệ thống DMFC trong một kho trung chuyển thực phẩm. ở đó các loại xe nâng phải vận hành liên tục 24/24 giờ để bốc xếp các palet hàng hóa. Do công suất của xe nâng trong các hoạt động nâng này thường dao động mạnh, nên hệ thống pin nhiên liệu DMFC được thiết kế như hệ thống lai giữa ắc quy điện và pin nhiên liệu. Khi xe hoạt động ở tải trọng cao điểm, pin nhiên liệu sẽ được bật để hỗ trợ với công suất đến 7 kW. Ngoài ra, ắc quy của xe còn tự nạp điện thông qua hệ thống thu hồi năng lượng khi phanh.

Cho đến nay, thời gian vận hành thấp của pin nhiên liệu thường bị coi là gót chân asin của công nghệ này. Hệ thống pin nhiên liệu đầu tiên mà các nhà nghiên cứu thử nghiệm chỉ đạt thời gian vận hành 50 giờ trong điều kiện phòng thí nghiệm. Trong những năm qua, các nhà khoa học tại Trung tâm Julich đã thực hiện nhiều cải tiến đối với hệ thống này để nó có thể hoạt động ổn định trong điều kiện công nghiệp thực tế. Thời gian vận hành liên tục 20.000 giờ mà hệ thống pin nhiên liệu DMFC đạt được là kỷ lục mới trên toàn thế giới, trong khi đó cả khả năng vận hành và tầm hoạt động của hệ thống đều được nâng cao.

Với các tế bào nhiên liệu truyền thống để hoạt động đúng cách, nước cần phải được bên ngoài bơm từ cực âm đến cực dương của tế bào, phương pháp này được phát triển bởi MTI Micro, và được gọi là phương pháp MTI

Gần đây phương pháp DMFC được Mtimicrofuelcells phát triển một số công nghệ giúp di chuyển nước cần thiết cho quá trình nội bộ, loại bỏ sự cần thiết dùng bơm, vòng tuần hoàn phức tạp, và hệ thống ống nước trong các tế bào nhiên liệu methanol trực tiếp (DMFC).