PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân, Trưởng phòng Khoa học công nghệ và Quan hệ đối ngoại (Đại học Tài nguyên và Môi trường, TP.HCM) nghiên cứu thành công pin nhiên liệu đặc biệt với giá thành rẻ. (Ảnh: NVCC).

Rẻ hơn pin nhiên liệu bình thường tới 60 triệu đồng

Pin nhiên liệu là thiết bị điện hóa, có khả năng biến đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện thông qua các phản ứng điện hóa. So với nhiều nguồn năng lượng tái tạo khác, loại pin này vừa có ưu điểm không cần sạc, không phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên mà đem lại hiệu suất cao, vừa không gây ô nhiễm môi trường.

Tuy đã được ứng dụng trong thực tiễn nhưng phần lớn pin nhiên liệu hiện nay vẫn còn một số hạn chế. Chẳng hạn, việc sử dụng xúc tác thương mại platinum trên vật liệu nền carbon kém bền, dễ bị ăn mòn trong môi trường điện hóa, khi pin hoạt động lâu dài dễ dẫn đến hiện tượng bong tróc và thất thoát xúc tác platinum - một kim loại quý.

Bên cạnh đó, trong các loại pin nhiên liệu thông thường, thành phần sẽ bao gồm khí hydro, methanol, ethanol, chất oxy hóa và hai điện cực được làm bằng kim loại dẫn điện như platium và than chì. Trong số các thành phần này, chất xúc tác platium khiến giá thành pin nhiên liệu bị đẩy lên cao, than chì có độ bền kém và độc hại.

Để giải quyết những hạn chế nói trên của pin nhiên liệu, PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân, Trưởng phòng Khoa học công nghệ và Quan hệ đối ngoại (Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM) cùng đồng nghiệp đã nghiên cứu và phát triển loại vật liệu mới đa chức năng dưới dạng nano hợp kim Pt-Mo trên vật liệu nano Ti0, 8W0, 2O2 để nâng cao khả năng chịu độc CO.

Vật liệu này được chị nghiên cứu thay thế 25% lượng bạch kim. Thử nghiệm thực tế cho thấy, vật liệu mới giúp cải thiện hiệu suất của hợp kim so với patium nguyên chất, nâng cao hoạt tính và thời gian hoạt động của xúc tác điện hóa patium. Việc thay thế nhiên liệu này còn giúp giảm chi phí chế tạo, nâng cao khả năng hoạt động và tăng độ bền của pin nhiên liệu. Kết quả là đã tạo ra loại pin nhiên liệu có giá thành rẻ hơn loại thông thường 20%. Trước kia một hệ thống pin nhiên liệu có giá khoảng 300 triệu đồng thì nay chỉ còn 240 triệu đồng.

Thành công có từ những phát hiện nền tảng trong khoảng thời gian những năm 2009, khi PGS.TS Thanh Vân làm nghiên cứu sinh cũng về đề tài các vật liệu mới cho pin nhiên liệu tại Đại học Khoa học và công nghệ Đài Loan. Chỉ hơn 6 tháng tìm tòi và thử nghiệm, cô Vân đã tìm ra loại vật liệu mới thay thế vật liệu nền carbon ở pin nhiên liệu.

Công trình sau đó được đăng trên tạp chí chuyên ngành hóa học uy tín nhất của Mỹ Journal of the American Chemical Society và ngay lập tức được nhà trường công nhận tiến sĩ trước thời hạn nghiên cứu. Năm 2011, PGS.TS Thanh Vân tiếp tục nhận được bằng sáng chế của Mỹ cho phát hiện này. Nữ tiến sĩ được chính quyền Đài Loan mời ở lại làm việc thêm 2 năm, rồi quyết định quay về Việt Nam tiếp tục hướng nghiên cứu của mình. 

PGS.TS Thanh Vân cho biết, thời gian đầu sau khi trở về Việt Nam khá khó khăn do kinh phí chưa có đầy đủ, nhiều lúc mua 1g platinum mà gần hết một tháng lương, nhưng chỉ "cầm cự" được vài cuộc thí nghiệm là hết sạch. Một số tính chất của pin thì ở Việt Nam chưa có máy phân tích hoặc độ chính xác chưa cao, nhóm phải gửi mẫu đi nước ngoài kiểm nghiệm nên có phần tốn công và chi phí. "Sắp tới chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu chế tạo sản phẩm ứng dụng xử lý môi trường, vật liệu bán dẫn (SiC, GaN, TCO), điện hóa, công nghệ nano, điều chế hydro từ nước và các đề tài, dự án áp dụng cho nông nghiệp thông minh, phát triển bền vững", PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân cho hay.

Chân dung nhà khoa học 36 tuổi đã thành PGS

Năm 1998, sau khi tốt nghiệp THPT, nữ sinh Hồ Thị Thanh Vân được xét tuyển thẳng vào Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM. Ra trường năm 2003 với thành tích học tập tốt, cô được giữ lại trường làm cán bộ giảng dạy bộ môn Hóa vô cơ, thuộc khoa Hóa.

Năm 2006, Thanh Vân tốt nghiệp Thạc sĩ tại Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG TP.HCM. 2 năm sau, vào tháng 9/2018 cô nhận được học bổng tiến sĩ toàn phần của Đại học Quốc gia Khoa học và Kỹ thuật Đài Loan và xuất sắc nhận bằng tiến sĩ trước thời hạn (chưa đến 3 năm) khi đã công bố một bằng sáng chế Mỹ, một bằng sáng chế Đài Loan về lĩnh vực năng lượng mới, và 3 bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI uy tín với tổng hệ số ảnh hưởng IF=60.

Sau khi lấy bằng tiến sĩ, Hồ Thị Thanh Vân được mời lại làm việc và thành công với các dự án lớn về pin, năng lượng mặt trời. Tiếp tục được mời ở lại làm việc sau tiến sĩ thêm 2 năm, nhưng cô đã chọn con đường quay trở về Việt Nam với mong muốn đóng góp những kiến thức đã học vào công tác đào tạo thế hệ trẻ và sự phát triển của đất nước.

PGS.TS Vân hướng dẫn nhóm thạc sĩ, nghiên cứu sinh đạt giải Nhất giải thưởng "Tuổi trẻ sáng tạo TW Đoàn" của Bộ Khoa học và Công nghệ năm 2019. Ảnh: NVCC.

Tiến sĩ Hồ Thị Thanh Vân trở lại Việt Nam từ tháng 9/2013 đến nay ở vị trí Trưởng phòng khoa học công nghệ và Quan hệ đối ngoại (Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM) với nhiệm vụ quản lý và định hướng phát triển khoa học công nghệ và quan hệ đối ngoại của trường đồng thời tham gia tích cực vào công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học. Trong khoảng thời gian về nước công tác đến nay, tiến sĩ Hồ Thị Thanh Vân đã công bố hơn 80 bài báo trên các tạp chí uy tín trong và ngoài nước, đồng thời chủ trì và tham gia hơn 10 dự án, đề tài khoa học công nghệ trong và ngoài nước. TS Hồ Thị Thanh Vân đã được hội đồng chức danh giáo sư nhà nước xét công nhận phó giáo sư năm 2016 lúc 36 tuổi.

Năm 2019, PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân được Hội đồng Khoa học L’Oreal – UNESCO Vì sự phát triển phụ nữ trong khoa học vinh danh với đề án nghiên cứu tổng hợp xúc tác nano hợp kim Pt-Mo trên vật liệu nano Ti0, 8W0, 202 để nâng cao khả năng chịu đầu độc CO và giảm giá thành cho loại pin nhiên liệu sử dụng trực tiếp methanol là một dạng năng lượng tái tạo. Hướng nghiên cứu này sẽ mang đến lợi ích thiết thực trong việc sử dụng rộng rãi pin nhiên liệu, để thay thế các loại nhiên liệu hóa thạch và giảm sự nóng lên toàn cầu do khí thải CO2.

Bảo Lâm