Toyota đầu tư mạnh vào công nghệ hydro: Tương lai xe không phát thải đang hiện hữu

Toyota đang củng cố lộ trình đa giải pháp trong việc giảm phát thải bằng cách đầu tư trọng điểm vào công nghệ pin nhiên liệu hydro. Sau ba thập kỷ nghiên cứu, hãng xe Nhật Bản đã chính thức thành lập Trụ sở Hydro Bắc Mỹ (H2HQ) tại Gardena, California, đồng thời triển khai hàng loạt dự án hạ tầng chiến lược nhằm thúc đẩy loại năng lượng sạch này.

Chiến lược hạ tầng và trụ sở nghiên cứu chuyên biệt

Vào tháng 12 năm ngoái, Toyota đã công bố kế hoạch đầu tư vào FirstElement Fuel, nhà cung cấp cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu hydro lớn nhất tại California. Đây là bước đi quan trọng nhằm giải quyết rào cản lớn nhất của xe hydro hiện nay: mạng lưới trạm tiếp nhiên liệu. Tại California, mẫu sedan Mirai là minh chứng cho nỗ lực của hãng, dù phạm vi hoạt động hiện tại vẫn tập trung tại khu vực có sẵn hạ tầng trạm bơm.

Tại trung tâm nghiên cứu ở Gardena, Toyota đã tinh chỉnh công nghệ pin nhiên liệu từ năm 2001. Đến năm 2024, cơ sở này chính thức đổi tên thành Trụ sở Hydro Bắc Mỹ (H2HQ), tập trung hoàn thiện công nghệ cho cả xe du lịch và xe tải hạng nặng.

Cơ chế hoạt động của pin nhiên liệu hydro

Pin nhiên liệu tạo ra điện thông qua phản ứng điện hóa thay vì quá trình đốt cháy truyền thống. Cấu tạo cơ bản của hệ thống bao gồm ba phần chính: cực dương (anode), cực âm (cathode) và màng điện phân. Quá trình tạo năng lượng diễn ra theo các bước sau:

Nguyên tử hydro đi vào cực dương, oxy đi qua cực âm.
Chất xúc tác tách các electron khỏi nguyên tử hydro, để lại các proton mang điện tích dương.
Các proton đi qua màng điện phân đến cực âm, trong khi electron bị đẩy qua một mạch điện để tạo ra dòng điện.
Cuối cùng, electron kết hợp với proton và oxy để tạo ra sản phẩm phụ duy nhất là nước và nhiệt.

Theo bà Debby Byrne, quản lý chương trình điều hành tại Toyota Bắc Mỹ, hệ thống này hoạt động tương tự như một cục pin nhưng không có bộ phận chuyển động, giúp giảm thiểu hao mòn và loại bỏ nhu cầu thay dầu như động cơ piston.

Dự án Tri-gen và khả năng tái tạo năng lượng sạch

Một điểm sáng trong chiến lược của Toyota là hệ thống Tri-gen, kết hợp cùng FuelCell Energy tại Long Beach. Hệ thống này sử dụng khí sinh học từ nhà máy xử lý nước thải để sản xuất điện tái tạo, hydro và nước sạch.

Mỗi ngày, cơ sở Tri-gen sản xuất khoảng 1.200 kg hydro cho các phương tiện và tái chế 5.300 lít nước phục vụ hoạt động hậu cần. Dự án này giúp giảm hơn 9.000 tấn khí thải CO2 mỗi năm và đã vinh dự nhận Giải thưởng Dự án Tốt hơn năm 2025 từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.

An toàn và tiềm năng ứng dụng thực tế

Để xóa tan những hoài nghi về độ an toàn, Toyota áp dụng các tiêu chuẩn khắt khe tương đương xe chạy xăng. Hệ thống cảm biến hydro được lắp đặt để phát hiện rò rỉ hoặc va chạm. Trong tình huống tai nạn, các van bình chứa sẽ tự động đóng lại để ngăn hydro thoát ra ngoài.

Ngoài vận tải, công nghệ hydro còn mở ra những ứng dụng đời sống thú vị. Mẫu concept H2-Overlander giới thiệu tại triển lãm SEMA có khả năng thu thập và lọc nước thải ra từ pin nhiên liệu để sử dụng cho mục đích sinh hoạt như rửa tay hoặc rửa chén. Toyota kỳ vọng hydro sẽ là yếu tố thay đổi cuộc chơi, không chỉ trong ngành ô tô mà còn trong các giải pháp cung cấp năng lượng công nghiệp tương lai.

Tuệ Nhân