Một nhóm nghiên cứu Khoa Kỹ thuật năng lượng - Trường Đại học Seville đã triển khai thành công một nghiên cứu thử nghiệm tập trung vào thiết kế một loại nhiên liệu PEM lấy cảm hứng sinh học, pin nhiên liệu này bao gồm các miếng bọt biển grapheme. Mô hình mà họ tạo ra được này có công suất đạt cực đại cao hơn tới 6% so với thiết kế mà họ lấy làm tham chiếu.

Pin nhiên liệu PEM có chi tiết thiết kế cathode ngoằn ngoèo - song song, cùng với hình ảnh chụp cắt lớp vi tính tấm bọt biển graphene (ở góc phải). (Hình ảnh: Trường Đại học Seville)

Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) là thiết bị điện hóa chuyển đổi trực tiếp năng lượng hóa học của nhiên liệu như hydro thành điện năng, với hiệu suất cao và chỉ tạo ra nước như một sản phẩm phụ. Hình dạng của các kênh trong tấm lưỡng cực mà qua đó các chất phản ứng được phân phối có tác động đáng kể đến hiệu suất của pin nhiên liệu.

Các thiết kế tấm lưỡng cực dựa trên các cấu trúc lấy cảm hứng từ thiên nhiên đã được khám phá thành công cho đến nay như các loại lá cây, phổi hoặc bọt biển nhưng hoàn toàn vẫn chưa phát huy hết được tiềm năng của chúng.

Với mục đích nghiên cứu các thiết kế mới với hiệu suất được cải thiện đáng kể, công trình nghiên cứu này trình bày các phân tích thử nghiệm về thiết kế sinh học mới lạ các kênh của PEMFC.

Từ phân tích động lực học chất lỏng tính toán (CFD) ban đầu về dòng chảy của các thiết kế phỏng sinh học khác nhau, phương pháp thể hiện hiệu suất tốt nhất về sự phân bố chất phản ứng bao gồm việc chèn vật liệu xốp vào khu vực trung tâm của tấm thay vì các kênh đã được lựa chọn, sản xuất và thử nghiệm.

Sau khi được phân tích và so sánh với một mô hình cuộn dây song song được lấy làm tài liệu tham khảo, kết quả của thiết kế phỏng sinh học mới này cho thấy thiết kế mới do nhóm nghiên cứu đề xuất đặc biệt phù hợp cho việc tăng cường cải thiện quản lý nước tế bào nhiên liệu trong điều kiện độ ẩm cao, chất phản ứng, đạt công suất đỉnh lên tới 6,0% so với thiết kế tham chiếu.

P.T.T (NASATI), theo https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=61085.php, 17/7/2022