Tương lai của động cơ đốt hydro trong ngành sản xuất xe

Gần đây, Toyota, một trong những tên tuổi hàng đầu trong ngành ô tô, đã đặt dấu hỏi về tính khả thi của động cơ đốt trong hydro như một giải pháp cho giao thông tương lai. Các thử nghiệm mới nhất của công ty đã làm nổi bật những vấn đề và hạn chế nghiêm trọng của công nghệ hydro, từ xe chạy pin nhiên liệu đến động cơ đốt hydro lỏng dùng trong các cuộc đua.

Những thử nghiệm này trở nên đặc biệt quan trọng khi ngành ô tô toàn cầu đang dần chuyển hướng sang xe điện chạy bằng pin (BEV) như giải pháp chính để giảm khí phát thải. Nghiên cứu của Toyota đã chỉ ra những thách thức lớn mà các công nghệ sản xuất nhiên liệu thay thế đang phải đối mặt.

Đồng thời, nghiên cứu này cũng nhấn mạnh việc phát triển các phương tiện giao thông sinh thái trong tương lai sẽ gặp rủi ro và bất định. Khi ngành công nghiệp ô tô đang thay đổi nhanh chóng, hướng đi tương lai của Toyota vẫn là yếu tố then chốt trong các cuộc thảo luận về những giải pháp bền vững và hiệu quả.

Ưu và nhược điểm của hydro lỏng: Những điều cần lưu ý

Khi Toyota thực hiện các thử nghiệm với động cơ đốt trong hydro lỏng, một loạt ưu điểm và nhược điểm đã được hé lộ.

Ưu điểm nổi bật là hydro lỏng có mật độ năng lượng gấp đôi so với dạng khí, nghĩa là có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong cùng một thể tích. Hơn nữa, vì không cần đến bình chứa áp suất cao, việc lưu trữ hydro lỏng trở nên thuận tiện hơn trong điều kiện thường.

Tuy nhiên, nhược điểm chính là hydro lỏng cần được giữ ở nhiệt độ cực thấp (-253°C) để duy trì trạng thái lỏng. Yêu cầu này làm cho vi���c lưu trữ và vận chuyển trở nên rất phức tạp và tốn kém, đặc biệt khi áp dụng cho phương tiện vận chuyển hành khách.

Như vậy, dù hydro lỏng mang lại lợi ích về mật độ năng lượng và sự tiện lợi trong lưu trữ, việc duy trì nhiệt độ thấp vẫn là một thách thức lớn cần được giải quyết để khai thác tối đa công nghệ này.

Những rào cản kỹ thuật Toyota đang đối mặt liên quan đến động cơ hydro lỏng

Động cơ sử dụng hydro lỏng đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật trong quá trình phát triển. Một vấn đề nổi bật là tỷ lệ hỏng hóc cao của máy bơm nhiên liệu. Những máy bơm này buộc phải tránh dùng dầu thông thường để bôi trơn vì có thể gây ô nhiễm nhiên liệu hydro. Chẳng hạn, trong một cuộc đua kéo dài 24 giờ, Toyota đã phải thay bơm nhiên liệu hai lần, kéo dài thời gian tiếp nhiên liệu lên khoảng ba tiếng rưỡi.

Ngoài ra, việc duy trì điểm đóng băng CO2 để lưu trữ hydro lỏng làm phức tạp hoá khâu thiết kế những lớp đệm giữa các bộ phận của máy bơm. Quan trọng hơn, hiệu suất nhiên liệu kém và quãng đường di chuyển ngắn của xe là những vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết.

Ví dụ, mẫu Toyota Corolla tiền sản xuất cần một bình hydro 150 lít nhưng chỉ có thể di chuyển 65 km trước khi phải dừng để tiếp nhiên liệu. Với quãng đường di chuyển hạn chế như vậy, rõ ràng động cơ đốt trong hydro gặp khó khăn về tính tiện ích, đặc biệt khi so sánh với xe điện chạy bằng pin, với quãng đường di chuyển ngày càng được kéo dài.

So sánh động cơ hydro với xe điện chạy bằng pin: Tại sao BEV lại giành chiến thắng

Khi so sánh xe điện chạy bằng pin với xe chạy bằng nhiên liệu hydro, rõ ràng động cơ đốt bằng hydro gặp nhiều hạn chế. Hiệu suất của động cơ hydro chỉ đạt từ 20-40%, tương đương với động cơ xăng truyền thống, trong khi xe điện có hiệu suất vượt trội lên tới 77%.

Điều này khiến xe sử dụng nhiên liệu hydro tiêu tốn năng lượng nhiều hơn và có chi phí vận hành cao hơn so với xe điện. Thêm vào đó, việc xây dựng và duy trì các trạm tiếp nhiên liệu hydro phức tạp và đắt đỏ hơn nhiều so với các trạm sạc điện.

Shell đã quyết định đóng cửa hầu hết các trạm tiếp nhiên liệu hydro tại California, Mỹ do vấn đề về thị trường và nguồn cung. Qua đó, có thể thấy, hydro vẫn đang đối mặt với những thách thức lớn trong việc trở thành nguồn nhiên liệu khả thi cho ô tô.

Kết luận: Toyota cho thấy hydro có thể không phải là lựa chọn tối ưu cho các mẫu ô tô tương lai 

Tóm lại, nỗ lực của Toyota trong việc phát triển công nghệ động cơ đốt hydro cho thấy rằng những ý tưởng không khả thi sẽ nhanh chóng lộ rõ những điểm yếu và không có giá trị thực tiễn. Với những vấn đề kỹ thuật và hiệu suất kém, công nghệ hydro lỏng không phù hợp cho xe chở khách.

Trong khi đó, xe điện chạy bằng pin đang nổi lên như lựa chọn hàng đầu cho ô tô không phát thải trong tương lai. Mặc dù công nghệ hydro vẫn có thể có tính ứng dụng cao trong ngành công nghiệp nặng và vận tải đường dài, nhưng Toyota chứng minh rằng hệ thống truyền động điện sẽ sớm trở thành sự lựa chọn ưu việt cho ô tô cá nhân.

Những ý tưởng này có thể khiến Toyota và các nhà sản xuất ô tô khác phải điều chỉnh chiến lược của họ. Họ có thể sẽ tập trung nhiều hơn vào xe điện chạy bằng pin và đầu tư thêm vào việc cải thiện công nghệ, phù hợp với xu hướng phát triển của xe điện trong ngành.