Tiến sĩ đam mê 'chinh phục' pin nhiên liệu

TS Huỳnh Thiên Tài bên các bài báo quốc tế mà nhóm nghiên cứu đã công bố thời gian qua. Ảnh: Phúc Uyên

Từng phải ở nhờ nhà người thân để tiết kiệm chi phí học đại học, TS Huỳnh Thiên Tài đã vượt nhiều khó khăn để có những nghiên cứu mang tính phát hiện về xúc tác cho pin nhiên liệu. Anh hiện là Phó Trưởng phòng phụ trách Phòng Khoa học công nghệ và Quan hệ đối ngoại, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TPHCM.

Nỗ lực vượt qua gian khó

TS Huỳnh Thiên Tài quê ở xã Xuân Trường (TP Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng), một địa phương còn nhiều khó khăn, cách trung tâm thành phố hơn 20km. Anh là con đầu trong gia đình bốn anh em. Hồi nhỏ, anh Tài đi học một buổi, buổi còn lại phải làm vườn để phụ giúp gia đình.

Vừa học, vừa làm nhưng anh luôn nằm trong tốp đầu về học tập của lớp suốt 12 năm phổ thông. Cũng vì hoàn cảnh gia đình, anh lựa chọn học ngành Sư phạm Hóa học, Trường Đại học Đà Lạt để được miễn học phí và ra trường có việc làm ngay. Không có tiền thuê trọ, anh Tài ở nhờ nhà người thân, cách trường 4km, hằng ngày đi bộ để đến trường.

Năm 2004, sau khi tốt nghiệp, anh được phân công về công tác tại một trường cấp 3 ở xã Pró, huyện Đơn Dương - địa phương với phần lớn người dân là đồng bào dân tộc K’ho, Chill, Chu Ru... Đây được coi là một trong những xã khó khăn nhất của tỉnh Lâm Đồng. Thời gian này, anh Tài vừa đi dạy vừa theo học cao học ở Trường Đại học Đà Lạt.

Mỗi ngày, thầy giáo trẻ chạy xe máy gần 100km từ Đà Lạt đi Đơn Dương và ngược lại trên những con đường đất quanh co, gồ ghề Tây Nguyên. “Chỉ có con đường học vấn mới giúp tôi thoát nghèo”, anh tâm niệm.

Năm 2009, sau khi lập gia đình, TS Tài chuyển về TPHCM, công tác tại Trường Cao đẳng Tài nguyên Môi trường TPHCM (nay là Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TPHCM).

Thời gian này dù không dư dả về điều kiện kinh tế, luôn phải chăm chỉ làm thêm, dạy thêm tăng thu nhập, nhưng anh vẫn thu xếp sang Hàn Quốc, Thái Lan, Malaysia… tham gia hội nghị khoa học để mở mang kiến thức với tâm niệm đầu tư cho sự học thì không bao giờ hối tiếc. Những chuyến đi học tập nước ngoài, kết hợp làm các nghiên cứu trong nước đã định hướng cho TS Tài rẽ hướng làm các đề tài khoa học về pin nhiên liệu.

TS Huỳnh Thiên Tài (phải) làm các nghiên cứu về pin nhiên liệu tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TPHCM.

Tiếp cận tiềm năng pin nhiên liệu

Khoảng năm 2016, TS Huỳnh Thiên Tài bắt đầu nghiên cứu về pin nhiên liệu. Đây là một dạng pin sử dụng phản ứng điện hóa với nhiên liệu đầu vào là hidro (hoặc methanol, ethanol...) và oxy để tạo ra dòng điện một chiều.

Để phản ứng điện hóa xảy ra, buộc phải có chất xúc tác. Chất xúc tác hiện nay chủ yếu được dùng là platin (bạch kim) gắn trên vật liệu nền carbon. Tuy nhiên, theo TS Tài, vật liệu nền carbon làm chất xúc tác cho platin có độ dẫn điện tốt nhưng độ bền không cao, dễ bị ăn mòn làm giảm hiệu suất pin.

Từ thực tế này, sau một năm nghiên cứu các đặc tính, thử nghiệm hàng chục vật liệu, TS Tài với sự hướng dẫn của PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân, cùng các đồng nghiệp công bố nghiên cứu mới về vật liệu nền cho xúc tác trong pin nhiên liệu. Nhóm đã tìm ra nguyên tố đồng xúc tác cho platin trên vật liệu nền là Titan Dioxit (TiO2) được biến tính để thay thế cho carbon.

TiO2 là vật liệu có đặc tính bền, giá thành rẻ. Tuy nhiên, độ dẫn điện của TiO2 không bằng carbon. Để tăng độ dẫn điện của TiO2, nhóm nghiên cứu đã pha tạp các nguyên tố khác là Iridium và Volfram vào trong cấu trúc của TiO2.

Nghiên cứu này giúp duy trì độ bền xúc tác trên 50% cho phản ứng điện hóa, cao hơn các xúc tác thương mại sau thử nghiệm bằng phương pháp quét thế dòng - thời gian kéo dài 60 phút (độ bền xúc tác thương mại có thể xuống dưới 10%). Tuy nhiên, theo TS Tài đây là thực nghiệm trong quy mô phòng thí nghiệm, cần có thêm những kiểm chứng thực tế trên các máy đo công suất pin để chứng minh.

Nghiên cứu này mở ra một hướng mới giúp cải thiện độ bền của pin nhiên liệu, khắc phục tình trạng giảm hiệu suất sau thời gian dài sử dụng – một vấn đề mà các sản phẩm thương mại trên thế giới đang đối mặt.

“Pin nhiên liệu với ưu điểm là nguồn năng lượng sạch, gần như không phát thải chất ô nhiễm, thân thiện môi trường, hiệu suất cao... Có thể coi đây là năng lượng của tương lai”, TS Tài nói.

Hiện, công nghệ này rất được quan tâm ở nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ như: Mỹ, Đức, Đài Loan, Hàn Quốc. Những nơi này đã sản xuất được tàu điện, xe buýt, tàu vũ trụ... chạy bằng pin nhiên liệu. Tuy nhiên, tại Việt Nam, số lượng nghiên cứu về pin nhiên liệu rất ít.

Theo TS Tài, những nghiên cứu về xúc tác pin nhiên liệu chỉ là một phần nhỏ của lĩnh vực này. Để sản xuất được pin nhiên liệu tại Việt Nam, rất cần có sự đầu tư của doanh nghiệp cùng với nhà khoa học nghiên cứu một cách bài bản, để sớm bắt kịp với thế giới.

Nhờ phát hiện này và nhiều nghiên cứu khác về xúc tác cho pin nhiên liệu, nhóm nghiên cứu của TS Tài đã công bố hơn 20 bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI, phần lớn trong nhóm Q1 trên các tạp chí chuyên ngành uy tín, được nhiều nhà khoa học trên thế giới trích dẫn.

Trong tương lai, nhóm hướng tới nghiên cứu phân tách nước (H2O) - sản phẩm thải ra môi trường sau phản ứng điện hóa trong pin nhiên liệu thành hydro và oxy để cung cấp nhiên liệu trở lại cho pin, trở thành một chu trình khép kín. Hướng nghiên cứu về pin nhiên liệu của TS Tài và cộng sự tại Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TPHCM được coi là một trong những nhóm tiên phong nghiên cứu về lĩnh vực này trong nước.

PGS.TS Huỳnh Quyền, Hiệu trưởng Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TPHCM, chia sẻ: “Pin nhiên liệu là một hướng mà nhà trường tập trung nghiên cứu, giải quyết các vấn đề cạn kiệt tài nguyên về dầu mỏ, hạn chế sử dụng nguyên liệu hóa thạch. TS Thiên Tài là một cán bộ rất tâm huyết với khoa học trong lĩnh vực pin nhiên liệu.

Các công bố quốc tế về lĩnh vực này của anh cùng nhóm nghiên cứu được giới khoa học trong và ngoài nước đánh giá cao. Nhà trường đã trang bị nhiều máy móc kỹ thuật hiện đại với kinh phí khoảng 10 tỷ đồng cho các phòng thí nghiệm để thực hiện nhiều nghiên cứu mới về năng lượng, sử dụng các loại rác, nước thải thành năng lượng, giúp bảo vệ môi trường”.

Phúc Uyên