XE SỬ DỤNG PIN NHIÊN LIỆU FCEV

Xe điện sử dụng pin nhiên liệu hydro (Fuel Cell Electric Vehicles - FCEV) đang nổi lên như một giải pháp then chốt trong lĩnh vực vận tải, góp phần quan trọng vào việc giảm phát thải khí nhà kính và thúc đẩy chuyển đổi năng lượng bền vững toàn cầu. Theo báo cáo “Fuel Cell Electric Vehicles 2025-2045: Markets, Technologies, Forecasts” của IDTechEx, thị trường FCEV dự kiến đạt giá trị lớn trong hai thập kỷ tới, với nhu cầu pin nhiên liệu tăng lên quy mô gigawatt (GW). FCEV hoạt động bằng cách chuyển hóa hydro (H₂) và oxy (O₂) thành năng lượng điện qua phản ứng điện hóa trong pin nhiên liệu, chỉ thải ra nước (H₂O) và nhiệt, không phát thải CO₂ trực tiếp. Công nghệ này đặc biệt phù hợp cho các phương tiện yêu cầu phạm vi di chuyển dài (500-800 km), thời gian nạp nhiên liệu nhanh chóng (3-5 phút) và tải trọng lớn, nơi xe điện pin (Battery Electric Vehicles - BEV) gặp hạn chế về thời gian sạc (20-60 phút) và trọng lượng pin nặng.

Dữ liệu cập nhật đến năm 2025 cho thấy FCEV đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực vận tải, từ xe hơi chở khách đến tàu biển và hàng không. Theo IEA’s Global EV Outlook 2025, doanh số FCEV toàn cầu giảm 27% trong nửa đầu năm 2025 so với năm trước, chỉ đạt 4.102 chiếc, chủ yếu do cạnh tranh từ BEV và hạ tầng hydro hạn chế. Tuy nhiên, thị trường dự báo phục hồi mạnh mẽ, đặc biệt trong vận tải nặng, với giá trị đạt 90 tỷ USD vào năm 2045 và tốc độ tăng trưởng hàng năm (CAGR) 17.7%. Bài này cung cấp tổng quan chi tiết về các ứng dụng chính của FCEV trong vận tải, dựa trên dữ liệu mới nhất, lợi ích, thách thức và xu hướng tương lai.

Trong lĩnh vực xe hơi chở khách, FCEV được áp dụng cho xe du lịch cá nhân và dịch vụ, với các mẫu xe thương mại hàng đầu như Toyota Mirai, Hyundai Nexo và Honda CR-V e:FCEV. Những xe này đạt phạm vi di chuyển từ 500-800 km với một lần nạp hydro, phù hợp cho đường dài mà không cần dừng sạc lâu. Toyota Mirai 2025, ví dụ, có phạm vi 647 km, công suất 136 kW và thời gian nạp 5 phút, trong khi Hyundai Nexo đạt 570-611 km và giá từ 60.135 USD.

Tuy nhiên, doanh số toàn cầu giảm từ 15.000 chiếc năm 2022 xuống còn khoảng 5.000 chiếc năm 2024, và chỉ 4.102 chiếc trong nửa đầu 2025, do cạnh tranh từ BEV và hạ tầng hydro hạn chế. Hyundai dẫn đầu với 1.252 xe bán ra trong nửa đầu 2025, chủ yếu là Nexo, nhưng giảm 31.9% so với năm trước. Toyota bán 1.917 xe Mirai và Crown năm 2024, giảm 50.1%. Dự báo đến 2045, thị trường xe hơi FCEV sẽ phục hồi chậm, với nhu cầu pin nhiên liệu đạt quy mô GW, nhờ tiến bộ như giảm chi phí hydro xanh xuống dưới 3 USD/kg ở một số khu vực.

FCEV trong phân khúc này mang lại lợi ích như lái xe êm ái, không rung lắc và trải nghiệm tương đương xe xăng, nhưng cần vượt qua thách thức về trạm nạp (Mỹ chỉ 51 trạm công khai năm 2025). 55 Các chính sách như IRA ở Mỹ và mục tiêu 1.5 triệu ZEV ở California đến 2025 đang thúc đẩy phát triển.

FCEV được sử dụng rộng rãi trong giao thông công cộng dưới dạng xe buýt điện pin nhiên liệu (FCEB), với lợi ích như phạm vi lên đến 370 km, nạp nhiên liệu dưới 20 phút và hoạt động tốt trong thời tiết khắc nghiệt. Đến năm 2025, Mỹ có hơn 64 FCEB hoạt động, chủ yếu ở California, Ohio và Hawaii, với dự án lớn như Sacramento Regional Transit District triển khai 29 xe và Rochester-Genesee Regional Transportation Authority giới thiệu xe đầu tiên năm 2024. Toàn cầu, Hyundai Elec City đạt 1.000 xe bán ra, Ballard Power Systems cung cấp 200 động cơ cho New Flyer. Trung Quốc dẫn đầu với hàng nghìn xe buýt FCEV, và châu Âu có 370 xe năm 2023, kế hoạch vượt 1.200 xe năm 2025.

Isuzu và Toyota hợp tác phát triển xe buýt FCV thế hệ mới, dự kiến ra mắt tại Japan Mobility Show 2025. New Flyer ra mắt phiên bản Xcelsior CHARGE FC với phạm vi mở rộng. Dự báo thị trường xe buýt FCEV tăng trưởng mạnh, đạt giá trị hàng tỷ USD đến 2045, nhờ dự án JIVE triển khai 290 xe ở 15 thành phố châu Âu từ 2017-2025.

Pasadena Transit triển khai 17 xe FCEB năm 2025, trong khi SamTrans chuyển sang hydro do phạm vi 300 dặm vượt trội BEV (200 dặm). Ở châu Âu, gần nửa xe buýt mới là FCEB năm 2025.

FCEV đặc biệt phù hợp cho xe tải trung bình và nặng (medium- và heavy-duty trucks), nơi cần tải trọng cao và quãng đường dài. Thị trường hydrogen truck toàn cầu đạt 6.54 tỷ USD năm 2025, dự kiến 50.78 tỷ USD năm 2034, CAGR 25.58%. Các mẫu như Hyundai XCIENT (Class 8, phạm vi 400-500 km), Nikola và HYZON đang triển khai. Ở Mỹ, dự án NorCAL triển khai 30 xe tải Class 8; Cảng Los Angeles sử dụng 5 xe hydro. Trung Quốc bán hàng nghìn xe tải FCEV mỗi năm, mục tiêu 1.200 trạm hydro năm 2025.

Hyundai ra mắt XCIENT mới cho Bắc Mỹ tại ACT Expo 2025, với công nghệ pin nhiên liệu tiên tiến. Thị trường xe tải FCEV chiếm tỷ lệ cao nhất trong FCEV, nhu cầu pin nhiên liệu lên GW đến 2045. Top 10 nhà sản xuất hydrogen truck năm 2025 bao gồm Hyundai, Toyota và các hãng Trung Quốc, nhờ quy định môi trường nghiêm ngặt.

Bắc Mỹ đạt 139.7 triệu USD năm 2024, CAGR 44.6% đến 2034. Toàn cầu, thị trường hydrogen truck đạt 3 tỷ USD năm 2025.

Hơn 50.000 xe nâng FCEV đã triển khai tại kho bãi, tăng năng suất và giảm chi phí bảo dưỡng. Thị trường hydrogen fuel cell forklift đạt 0.92 tỷ USD năm 2025, tăng lên 1.25 tỷ USD năm 2026, dự kiến 422.11 triệu USD năm 2025 với CAGR 7.03% đến 2033.

Bắc Mỹ đạt 646.08 triệu USD năm 2024, CAGR 18.0%. Các mẫu như Plug Forklift và Hyster Fuel Cell Forklift được sử dụng bởi công ty lớn. Xe nâng FCEV vượt trội BEV trong môi trường lạnh và đa ca, với nạp nhanh 3 phút so với sạc 8 giờ.

FCEV áp dụng cho tàu hỏa hydro, giảm tiếng ồn và ô nhiễm. Châu Âu dẫn đầu với dự án ở Đức, Anh, Canada; Pháp đặt hàng cho các tuyến vùng, hoạt động năm 2025. Ở Mỹ, ZEMU – tàu hydro đầu tiên Bắc Mỹ – hoạt động năm 2025 trên tuyến Arrow, San Bernardino. Siemens sản xuất tàu hydro cho Südostbayernbahn. Caltrans đánh giá tàu hydro vượt trội tàu pin về phạm vi và chi phí.

Dự kiến triển khai ở Nhật Bản, Hàn Quốc và Mỹ năm 2025.

APTA Rail Conference thảo luận tiến bộ FCEV tàu Mỹ. Locomotive hydro tại NGFR 2025.

FCEV dùng cho tàu chở khách, catamaran và tàu container. Tàu Energy Observer tự sản xuất hydro, và tàu Ballard đang thử nghiệm. Từ 2000-2024, tiến bộ lớn với tàu hydro như Hydra. SECO MARINE và Green Navy hợp tác tàu hydro catamaran dài 30m ở Pháp. Công nghệ vận chuyển hydro sẵn sàng năm 2025, theo KSOE.

Ứng dụng bao gồm động cơ hydro nội đốt, tuabin khí và pin nhiên liệu. Tàu hydro góp phần giảm phát thải hàng hải, đạt mục tiêu IMO.

FCEV cho máy bay thương mại, UAV và chở khách. Dự án ZeroAvia, H2Fly và Airbus ZEROe đang phát triển. Airbus công bố khái niệm máy bay hydro mới năm 2025, dịch chuyển lịch trình ZEROe. Dự án Newborn nhắm chuyến bay hydro năm 2028. Ít nhất 35 hãng hàng không tham gia dự án hydro năm 2025.

Hydrogen Aviation Summit 2025 thảo luận chuyển đổi điện hóa. RTX nghiên cứu hydro làm nhiên liệu biến đổi hàng không. Hydro giúp đạt net-zero năm 2050.

1.Không phát thải: Chỉ thải nước, giảm CO₂ toàn chuỗi với hydro xanh.

2.Phạm vi dài và nạp nhanh: Lý tưởng vận tải nặng.

3.Hiệu suất cao: Giảm bảo dưỡng, êm ái, phù hợp thời tiết cực đoan.

4.Tiết kiệm chi phí: TCO thấp hơn diesel và BEV cho xe tải nặng đến 2030.

1.Hạ tầng: Trạm hydro hạn chế (Mỹ vài trăm, châu Âu giảm).

2.Chi phí: Hydro xanh đắt, xe FCEV đắt hơn BEV.

3.Cạnh tranh: BEV chiếm ưu thế xe nhẹ, FCEV giảm doanh số.

4.Quy định: Vật liệu PEMFC ảnh hưởng bởi PFAS.

Đến 2025, FCEV tập trung xe tải và buýt, Trung Quốc dẫn đầu (506 MW công suất 2022). Toàn cầu đạt 90 tỷ USD năm 2045, CAGR 17.7%, xe tải chiếm cao nhất. Chính sách IRA (Mỹ), EU emissions targets thúc đẩy. Công ty hàng đầu: Ballard (1.600 động cơ xe buýt), Hyundai (1.000 xe buýt).

FCEV sẽ đóng vai trò quan trọng trong vận tải bền vững, đặc biệt khi hydro xanh rẻ hơn.