Khởi đầu của ý tưởngTừ lâu, Nhóm Xe điện của MIT đã có nhiều thành tựu trong việc xây dựng các loại xe điện cải tiến, gồm xe ô tô và xe máy, trong các cuộc thi chuyên nghiệp quốc tế. Năm nay, nhóm này đang thử nghiệm một điều cực kỳ khác: họ đang xây dựng một chiếc xe máy điện chạy bằng hydro, sử dụng hệ thống pin nhiên liệu, làm nền tảngthử nghiệm cho phương tiện di chuyển dùng hydro.
Ý tưởng thú vị này là của Aditya Mehrotra - nghiên cứu sinh đang làm việc với giáo sư kỹ thuật cơ khí Alex Slocum, Chủ tịch Walter M. May và A. Hazel May trong lĩnh vực Công nghệ mới nổi. Lĩnh vực nghiên cứu là hệ thống năng lượng cùng sở thích là xe máy đã khiến anh nảy ra ý nghĩ là tại sao mình không kết hợp hai thứ này lại với nhau, để tạo ra một chiếc xe chạy bằng hydro? Sau một nghiên cứu đánh giá và kết quả thu về rất khả quan, nhóm nghiên cứu gồm khoảng chục sinh viên đã quyết định thử biến ý tưởng này thành hiện thực.
Quá trình thực hiệnLàm sao để hoàn chỉnh chiếc xe và để nó hoạt động bình thường là một quá trình dài. Nhóm nghiên cứu sử dụng khung từ một chiếc mô tô đời 1999, với nhiều bộ phận tùy chỉnh được bổ sung để hỗ trợ động cơ điện, bình hydro, pin nhiên liệu và bộ truyền động. “Làm sao cho mọi thứ vừa khít với khung xe máy chắc chắn là điều chúng tôi đã phải suy nghĩ rất nhiều vì không gian hạn chế. Vì thế, chúng tôi cần phải cố gắng tìm ra cách gắn kết mọi thứ thật khéo léo sao cho không xảy ra xung đột,” thành viên nhóm chia sẻ. Nhóm cũng thử nghiệm từng bộ phận chi tiết của xe máy khi nó được phát triển và tích hợp.
Từng chút một trong suốt năm qua, chiếc xe máy dần thành hình. Mehrotra chia sẻ: “Chúng tôi được một số nhà tài trợ trong ngành cho các bộ phận như pin nhiên liệu và rất nhiều bộ phận chính của hệ thống”. Nhóm cũng được Sáng kiến Năng lượng MIT, khoa Cơ khí, Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính và Trung tâm Edgerton của MIT giúp sức.
Các cuộc thử nghiệm ban đầu được tiến hành trên máy đo lực kế, một loại máy chạy bộ có thiết bị đo mà Mehrotra mô tả “về cơ bản là con đường mô phỏng”. Chiếc xe này sử dụng năng lượng pin trong quá trình phát triển, cho đến khi Công ty Doosan (Hàn Quốc) cung cấp pin nhiên liệu cho nhóm lắp vào. Doosan là công ty chuyên sản xuất pin nhiên liệu tương đối nhỏ và nhẹ, chủ yếu để dùng cho máy bay không người lái. Công ty này cũng sản xuất hệ thống lưu trữ và phân phối hydro.
Elizabeth Brennan, sinh viên năm cuối ngành kỹ thuật cơ khí, là trưởng kĩ sư an toàn của nhóm. Cô đã tìm hiểu về các phương pháp xử lý an toàn cần thiết đối với nhiên liệu hydro trong xe máy, bao gồm các bình chứa và đầu nối đặc biệt. Cô cho biết, ban đầu nhóm sử dụng một động cơ điện có bán trên thị trường cho nguyên mẫu. Nhưng hiện nay nhóm đang nghiên cứu một phiên bản cải tiến, được thiết kế từ đầu, “điều này giúp chúng tôi linh hoạt hơn rất nhiều”.
San sẻ kiến thứcCác thành viên trong nhóm đang tiến hành viết sáchhướng dẫn nhằm mô tả lại quá trình thực hiện, từng bước một trong việc thiết kế và chế tạo chiếc xe máy chạy pin nhiên liệu điện hydro này. Trên thị trường thương mại chưa có sản phẩm nào như vậy, tuy rằng một số nguyên mẫu đã được làm ra.
Brennan cho biết: “Cuốn sách hướng dẫn quy trình như thế không tồn tại. Bởi vì nhiều quá trình phát triển công nghệ cho hydro diễn ra trong mô phỏng hoặc vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu, do việc phát triển nó rất tốn kém và rất khó để thử nghiệm các loại hệ thống này”. Chính vì thế, nhóm hướng tới cung cấp mọi thứ dưới dạng thiết kế nguồn mở miễn phí. Họ muốn cung cấp chiếc xe máy này làm nền tảng cho các nhà nghiên cứu và giáo dục. Như vậy, các nhà nghiên cứu có thể thử nghiệm ý tưởng trong môi trường không gian và kinh phí hạn chế. Người dùng có thể thay đổi các bộ phận, cũng như nhận được dữ liệu phần cứng thực sự về chất lượng thiết kế của mình. Điều này có thể giúp mọi người nỗ lực thực hiện các ý tưởng thiết kế mới và giúp thúc đẩy ngành này phát triển.
Mehrotra cho biết, một số nguyên mẫu do các công ty phát triển trước đây không hiệu quả và tốn kém. “Theo như chúng tôi được biết, thiết kế xe máy chạy [pin nhiên liệu] này là cái đầu tiên trên thế giới hoàn toàn có nguồn mở, được ghi chép nghiêm ngặt, được thử nghiệm và phát hành dưới dạng nền tảng. Chưa một ai từng chế tạo ra chiếc mô tô như vậy và thử nghiệm nó ở cấp độ như chúng tôi đã làm, đây cũng là cái đầu tiên được ghi chép tỉ mỉ tới độ mọi người có thể thực sự dùng nó và mở rộng quy mô trong tương lai, hoặc sử dụng trong nghiên cứu.”
Hiện tại, chiếc xe này có chi phí phù hợp cho việc nghiên cứu, nhưng chưa phù hợp cho sản xuất đại trà vì pin nhiên liệu là một bộ phận lớn và đắt đỏ.
Hướng tới thúc đẩy ngành năng lượng sạchMặc dù hiện nay ô tô chạy pin được cho là giải pháp có lợi cho môi trường, song những chiếc xe này vẫn tồn tại các hạn chế về quãng đường đi được, vấn đề liên quan tới việc khai thác lithium và phát thải. Chính vì thế, nhóm nghiên cứu dành sự quan tâm cho việc thiết kế các phương tiện chạy bằng hydro như một giải pháp thay thế sạch, cho phép phương tiện có thể được nạp nhiên liệu nhanh chóng như phương tiện chạy xăng.
Không như các dự án trước đây của nhóm, phương tiện này sẽ không tham gia các cuộc đua hay cuộc thi mà sẽ được trình bày tại nhiều hội nghị khác nhau. Nhóm đã nghiên cứu chế tạo mẫu thử từ tháng 1/2023. Vào tháng 10, họ giới thiệu chiếc xe máy này tại Hội nghị Thượng đỉnh Hydro châu Mỹ, và vào tháng năm họ sẽ đưa nó tới Hà Lan để trình bày tại Hội nghị Thượng đỉnh Hydro Thế giới . Ngoài hai hội nghị thượng đỉnh về hydro, nhóm còn có kế hoạch trưng bày thành phẩm tại Triển lãm Điện tử Tiêu dùng ở Las Vegas trong tháng này.
Mehrotra nói: “Chúng tôi hy vọng dự án này sẽ là một cơ hội để bắt đầu các cuộc trò chuyện xung quanh hệ thống ‘hydro nhỏ’. Để từ đây nhu cầu có thể sẽ gia tăng, dẫn đến việc phát triển nhiều cơ sở hạ tầng hơn nữa. Rất mong là dự án có thể hỗ trợ mọi người tìm ra những ứng dụng mới và sáng tạo cho hydro.” Ngoài những lần ra mắt và thông tin trực tuyến mà nhóm sẽ cung cấp, họ cũng đang nỗ lực xuất bản bài báo trên các tạp chí học thuật, nhằm mô tả dự án của mình và những bài học rút ra từ nó, với hy vọng tạo ra “tác động đến ngành năng lượng”.
Nhiều người cho rằng năng lượng hydro là thứ rất mới, nhưng thực ra công nghệ này đã tồn tại rồi. Toyota và Hyundai đã cho ra mắt các loại xe chạy bằng nhiên liệu hydro trên thị trường và có một số trạm nhiên liệu hydro, chủ yếu ở California, Nhật Bản và một số nước châu Âu. Tuy nhiên, để đại chúng tiếp cận nguồn nhiên liệu này không phải điều dễ dàng. Cơ sở hạ tầng chắc chắn là thách thức lớn nhất đối với phương tiện chạy bằng hydro.
Dù vẫn còn nhiều khó khăn trước mắt, nhưng nhóm nghiên cứu hết sức tin tưởng vào tiềm năng của hydro, nhận định loại nhiên liệu sạch này trong tương lai sẽ thay thế nhiên liệu hóa thạch. Họ cũng tin tưởng dự án của mình sẽ góp phần phổ biến loại nhiên liệu này.
Nguồn: news.mit.edu