BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

TIỂU LUẬN

Đề tài:
PIN NHIÊN LIỆU DÙNG METHANOL TRỰC TIẾP

Giảng viên hướng dẫn:

ThS. HỒNG TRÍ

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN THANH HĨA

MSSV:

11243024

Lớp:

112430A

Khố:

2011 - 2015

1

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2014
LỜI CẢM ƠN
Thế giới chúng ta đang bị phụ thuộc nặng nề vào một nền kinh tế nhiên liệu hóa
thạch. Nhiên liệu của đa số các phương tiện giao thông hiện đại: xe hơi, xe lửa, máy bay…
là xăng dầu. Hơn nữa, một tỉ lệ khá cao các nhà máy điện là nhiệt điện dung dầu hỏa, khí
thiên nhiên, hay than đá. Nếu khơng có nhiên liệu hóa thạch, nề kinh tế cùng với các
phương tiện giao thông liên lạc, vận tải,… sẽ rơi vào khủng hoảng, ngưng trệ. Gần như toàn
bộ nề kinh tế, chính xác hơn là tồn bộ xã hội hiện đại đã phụ thuộc vào nhiên liệu hóa
thạch.
Trong khi nhiên liệu hóa thạch đóng một vài trị quan trọng trong việc đưa xã hội đến
mức phát triển như ngày nay thì nó cũng tồn tại những vấn đề nhức nhối lớn: ô nhiễm không
khí, các vấn đề môi trường như tràn dầu, nguy hiểm và nóng bỏng hơn cả là vấn đề biến đổi
khí hậu tồn cầu cùng với sự nóng lên của trái đất. Ngồi ra, nhiên liệu hóa thạch chỉ là
nguồn tài nguyên hữu hạn không thể được tái tạo, và nền kinh tế dựa trên nhiên liệu hóa
thạch cịn làm cho một số nước khơng có nhiều tài nguyên sẽ bị phụ thuộc vào những nước
vốn có nguồn dầu dồi dào ở vùng Trung Đơng, từ đó dẫn đến nhiều hệ quả chính trị và kinh
tế khác, thậm chí cả những cuộc chiến tranh giành dầu mỏ.
Giữa bối cảnh đó, khái niệm về một nền kinh tế dựa trên nguồn năng lượng sạch, dồi
dào phục vụ mục tiêu phát triển bền vững của nhân loại như một giải pháp đầy tiềm năng.
Dù công nghệ vẫn mới chỉ chập chững ở những bước ban đầu nhưng DMFC (Direct
Methanol Fuel Cell) – pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp đã thể hiện được một số thành
công trong những ứng dụng như điện thoại di động và máy tính xách tay (laptop), đem lại
triển vọng đầy tiềm năng cho tương lai. DMFC hứa hẹn đẩy lùi tất cả những vấn đề do nền
kinh tế dựa trên nhiên liệu hóa thạch đã gây ra.

2



Dù đã rất cố gắng tìm hiểu từ nhiều nguồn thơng tin, song cũng khơng tránh khỏi
thiếu sót vì vậy rất mong nhận được sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến từ thầy và các bạn để đề
tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, Ngày 01 tháng 11 năm 2014
SVTT: Nguyễn Thanh Hóa

TĨM TẮT TIỂU LUẬN
PIN NHIÊN LIỆU DÙNG METHANOL TRỰC TIẾP
Khi mới bắt đầu phát triển từ đầu những năm 90 của thế kỉ trước, DMFC lúc ấy chưa
được chú ý nhiều bởi hiệu suất và mật độ năng lượng thấp cũng như một số vấn đề khác.
Tuy nhiên những cải tiến trong chất xúc tác và những phát triển gần đây đã gia tăng mật
độ năng lượng lên gấp 20 lần và hiệu suất cuối cùng đã có thể đạt được đến 40%.
DMFC đã được thử nghiệm ở khoảng nhiệt độ từ 500C-1200C. Với nhiệt độ vận
hành thấp và khơng địi hỏi phải qua bước chuyển hóa thành hydrogen mà có thể dung trực
tiếp nhiên liệu methanol, DMFC trở thành ứng cử viên sáng giá cho các ứng dụng cỡ từ rất
nhỏ đến trung bình như điện thoại di động và các sản phẩm tiêu dùng khác.
Một trong những nhược điểm của DMFC đó là nhiệt độ vận hành thấp địi hỏi chất
xúc tác phải hiệu lực hơn, có nghĩa lượng xúc tác bạch kim đắt đỏ cần dùng cũng lớn hơn.
Ngồi ra, methanol cịn là một chất độc. Vì thế mà một số cơng ty đã bắt tay vào việc phát
triển các pin nhiên liệu sử dụng ethanol trực tiếp (DEFC – direct ethanol fuel cell). Hiệu
suất của DEFC hiện nay mới chỉ khoảng một nửa so với DMFC, nhưng dự đoán khoảng
cách này sẽ ngày càng được rút ngắn trong tương lai.

3


Tp Hồ Chí Minh, Ngày 01 tháng 11 năm 2014

SVTT: Nguyễn Thanh Hóa


MỤC LỤC
Trang
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................... iii
TĨM TẮT TIỂU LUẬN ............................................................................................... iv
MỤC LỤC ..................................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vi
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ..................................................................................vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... viii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PIN NHIÊN LIỆU ....................................................... 1
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PIN NHIÊN LIỆU METHANOL TRỰC TIẾP ................ 12
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. II

4


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang

5


DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1: Sơ đồ một pin nhiên liệu .............................................................................. 13
Hình 1.2: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin nhiên liệu ...................................... 15
Hình 1.3: Sơ đồ một hệ thống pin nhiên liệu................................................................. 18
Hình 1.4: Hiệu suất của pin nhiên liệu so với một số thiết bị tạo ra điện...................... 43

6



DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DMFC - Direct Methanol Fuel Cell.
DEFC - Direct Ethanol Fuel Cell.

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PIN NHIÊN LIỆU
1.1 Tổng quan về pin nhiên liệu
1.1.1 Khái niệm về pin nhiên liệu
Pin nhiên liệu là một hệ thống dùng để biến đổi trực tiếp hóa năng thành điện năng
bằng q trình oxy hóa ngun liệu.
Thành phần ngun liệu trong pin nhiên liệu bao gồm nguồn cung cấp ion
như: hydro (H2), metan (CH4), metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH)…và oxy lấy từ
khơng khí. Sản phẩm của q trình chuyển hóa này gồm có nhiệt, điện năng, nước
và khí cacbonic. Sau đây là một hệ thống đơn giản của pin nhiên liệu:

Hydro, metanol..

oxy

7