Xe chạy bằng nhiên liệu hydro (FCV) là gì? Ưu, nhược điểm của loại xe này

Trong khi cả ngành công nghiệp xe hơi thế giới đều đang hướng về ô tô điện thì có một số hãng vẫn đặt cược vào xe hybrid và xe chạy bằng nhiên liệu hydro (Hydrogen Fuel Cell Vehicle hay FCV). So với xe hybrid hay ô tô điện, xe FCV có ít lựa chọn hơn nên cũng ít phổ biến hơn. Do đó, nhiều người có lẽ chưa hiểu rõ về loại xe này. Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ giới thiệu kỹ hơn về xe chạy bằng nhiên liệu hydro và những ưu, nhược điểm của loại phương tiện này.

Xe FCV là gì?

Xe chạy bằng nhiên liệu hydro trên thực tế có nguyên lý vận hành tương tự ô tô điện. Xe FCV không được trang bị động cơ đốt trong như xe xăng, dầu truyền thống. Thay vào đó, loại xe này dùng pin nhiên liệu, biến năng lượng hóa học thành điện năng để chạy mô-tơ điện.

Xe FCV sẽ được trang bị cụm pin nhiên liệu chứa hydro nguyên chất (H2). Hydro sẽ đi qua một lớp màng, kết hợp với oxy (O2) từ không khí và tạo ra điện năng để khiến bánh xe quay. Ống xả của xe FCV không thải ra khí độc hại mà chỉ thải ra hơi nước.

Cấu tạo xe nhiên liệu hydro của hãng Honda

Đối với các nhà khoa học, hydro không phải là nhiên liệu mà chỉ là chất mang năng lượng. Xe FCV có thể đổ nhiên liệu tại một số trạm nhiên liệu hydro trong thời gian chỉ 5 phút, nhanh như xe xăng, dầu truyền thống.

Lịch sử ngắn gọn của xe FCV

Xe FCV trên thực tế ra đời từ khá sớm. Vào năm 1807, nhà phát minh người Thụy Sỹ Francois Isaac de Rivaz đã tạo ra chiếc xe 4 bánh đầu tiên có thể chạy bằng hydro và oxy.

Đến sau thập niên '70, do cuộc khủng hoảng năng lượng nên nhiều công ty đã tập trung vào công nghệ pin nhiên liệu hydro và coi đây là nguồn năng lượng sạch, có thể tái sinh. Sang thập niên '90, công nghệ pin nhiên liệu hydro đã có những bước tiến đột phá khi nhóm nghiên cứu tại công ty Ballard Power Systems ở Canada có thể tăng mật độ công suất của hydro từ 200 W/lít lên 1.500 W/lít.

Vào năm 2013, mẫu xe FCV đầu tiên trên thế giới đã được sản xuất đại trà, đó là Hyundai ix35 FCEV. Tiếp theo đó, đến lượt Toyota và Honda tham gia cuộc chơi.

Vào năm 2021, trên thị trường chỉ có một vài mẫu xe FCV như Toyota Mirai và Hyundai Nexo. Trong khi đó, Honda Clarity đã bị "khai tử" vào năm đó.

Hyundai Nexo

So với ô tô điện, xe FCV sở hữu doanh số khiêm tốn hơn nhiều. Tính đến giữa năm 2022, đã có khoảng 2,5 triệu chiếc ô tô điện được bán ra tại thị trường Mỹ. Con số tương ứng của xe FCV chỉ rơi vào khoảng 15.000 chiếc. Tất cả những chiếc xe FCV này đều tập trung ở California - bang duy nhất của Mỹ có mạng lưới trạm nhiên liệu hydro.

Ưu, nhược điểm của xe FCV

Xe chạy bằng nhiên liệu hydro có một số ưu điểm như sau:

• Không phát thải khí độc hại hay khí nhà kính;
• Dễ điều khiển;
• Chạy được quãng đường dài sau khi nạp nhiên liệu;
• Không cần mất thời gian sạc như ô tô điện.

Bên cạnh đó, loại xe này cũng có những nhược điểm như:

• Quá trình sản xuất và vận chuyển nhiên liệu hydro gây ô nhiễm môi trường;
• Giá cao;
• Tăng tốc chậm;
• Ít trạm nhiên liệu hydro;
• Nguy cơ mất an toàn vì hydro dễ cháy.

Sự khác biệt của xe FCV với các loại ô tô khác

So với xe xăng, dầu thông thường, xe FCV có khác biệt lớn nhất chính là không được trang bị động cơ đốt trong. Trong khi đó, so với ô tô điện, xe FCV lại khác ở chỗ là không cần phải sạc. Sau khi nạp nhiên liệu như xe xăng, dầu thông thường, xe FCV có thể chạy được quãng đường lên đến 300 dặm (khoảng 480 km).

Xe FCV nạp nhiên liệu nhanh như đổ xăng, dầu thông thường

Tương tự ô tô điện, xe FCV cũng rất yên tĩnh khi vận hành và không phát thải khí. Điều đó có nghĩa là xe FCV không gây ô nhiễm không khí hay tiếng ồn. Khi đứng yên, xe FCV cũng không tiêu hao năng lượng.

Xe FCV có an toàn không?

Xe FCV cũng được coi là phương tiện di chuyển an toàn như các loại ô tô khác. Bình nhiên liệu áp suất cao của xe FCV được thiết kế để không bị rò rỉ hay thủng ngay cả trong những vụ tai nạn tốc độ cao nhất. Thậm chí, dù toàn bộ chiếc xe bị phá hủy trong tai nạn thì bình nhiên liệu hydro vẫn có thể còn nguyên vẹn. Tính đến nay, chưa có vụ chấn thương hay tử vong nào liên quan đến bình nhiên liệu hydro của xe FCV.

Hyundai Nexo trong thử nghiệm an toàn

Giá nhiên liệu hydro

Tại bang California của Mỹ, 1 kg nhiên liệu hydro hiện có giá dao động từ 10 - 17 USD. Do đó, nhiên liệu hydro đắt hơn xăng, dầu và chi phí sạc ô tô điện. Bù lại, các hãng Honda, Hyundai và Toyota thường đưa ra những chương trình khuyến mại đổ nhiên liệu hydro miễn phí cho người mua xe hoặc thuê xe FCV.

Nhiên liệu hydro có giá cao hơn xăng, dầu và chi phí sạc ô tô điện

Bảo dưỡng xe hydro

Tương tự ô tô điện, xe hydro đòi hỏi các trung tâm dịch vụ của đại lý cần phải cẩn trọng khi bảo dưỡng. Nguyên nhân là bởi xe chạy bằng nhiên liệu hydro có cụm pin điện áp cao như xe hybrid, plug-in hybrid và ô tô điện. Ngoài ra, xe FCV còn có thêm bình bằng sợi carbon chống đạn để chứa hydro nguyên chất ở áp suất cực cao (10.000 psi hay 700 bar).

Các hạng mục bảo dưỡng xe FCV thông thường sẽ không bao gồm bình nhiên liệu hydro, pin hay hệ thống ống nối giữa 2 bộ phận này. Tuy nhiên, nếu cần bảo dưỡng hay sửa chữa 1 trong những bộ phận này, thợ phải tuân theo những quy định của bang California để đảm bảo không có nguy cơ cháy nổ vì rò rỉ hydro. Một trong số đó là quy định xả hết nhiên liệu hydro trong bình ở khu vực ngoài trời, tránh xa các tòa nhà. Sau đó, khử lượng nhiên liệu hydro còn lại trong toàn bộ hệ thống bằng các loại khí khác. Quá trình này thường kéo dài từ 30 - 80 phút.

Tương lai của xe FCV

Theo đánh giá của các chuyên gia, xe FCV sẽ khó có thể phát triển mạnh như các loại ô tô khác vì nhiên liệu đắt hơn. Bên cạnh đó, việc xây dựng mạng lưới trạm nhiên liệu hydro cũng gây phiền phức cho các hãng vì vừa tốn kém vừa không đáng tin cậy.

Xe chạy bằng nhiên liệu hydro hiện đứng trước tương lai bất định