Hôm nay,  

Năng Lượng Hydrogen

06/03/200700:00:00(Xem: 11889)

Năng Lượng Hydrogen

Bước vào thế kỷ 21, việc xử dụng đa dạng năng lượng (energy diversity) trong chuyển vận là một trong những suy nghĩ lớn cho công nghệ năng lượng trong tương lai. Đây là một tiềm năng để cho tất cả những nghiên cứu hiện tại chú tâm vào như khả năng truy tìm nguồn nguyên liệu thay thế xăng dầu trong vận chuyển như hơi đốt, rượu ethanol, điện, hydrogen, hay một hay nhiều hổn hợp của các loại năng lượng vừa kể trên.

Vào ngày 8/1/007, Cty H2Gen Innovations, Inc. công bố là đã hoàn tất việc chuyển giao hệ thống sản xuất HGM 2000 Hydrogen đến Cty Chevron Hydrogen  Co. ở Florida. Hệ thống nầy sẽ là một thí điểm đầu tiên, đã được thực hiện vào cuối tháng giêng vừa qua. Đó là việc xử dụng xe buýt chạy bằng nhiên liệu hydrogen ở phi trường Orlando. Đây là một chương trình tài trợ bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Florida. Máy HGM 2000 Hydrogen có khả năng sản xuất 115 Kg hydrogen nguyên chất (99,999% tinh khiết) đủ cung ứng cho 8 chiếc xe buýt lớn chạy suốt ngày trong phi trường.

Trong buổi lễ chuyển giao. TGĐ của H2Gen tuyên bố: "Đây là một bước quan trọng cho chúng ta. Hệ thống HGM 2000 rất dễ di chuyển, dễ lắp đặt, cũng như vận hành trong việc chuyển tải nhiên liệu hydrogen vào xe". Hệ thống nầy dựa theo nguyên tắc chuyển đổi khí thiên nhiên và nước thành hydrogen; do đó, sự an toàn tuyệt đối được bảo đảm trong khi di chuyển.

Thành quả nầy cho thấy Hoa Kỳ và các quốc gia phát triển trên thế giới đã bắt đầu xử dụng hydrogen như là một nhiên liệu thay thế dầu. Và việc chuyển đổi nầy kích thích công nghệ xe hơi trong việc nghiên cứu để thích ứng với tình thế mới là dùng nhiên liệu thay thế như hydrogen. Đây cũng là một bước ngoặc trong việc hạn chế khí thải CO2.

Nguồn sản xuất hydrogen

Các nguyên liệu và phươngpháp sau đây hiện đang được nghiên cứu và ứng dụng để sản xuất hydrogen. Đó là khí đốt thiên nhiên, than đá, nguồn năng lượng hạch nhân, phương pháp điện giải, năng lượng gió, năng lượng sinh khối (biomass), và năng lượng mặt trời.

Hydrogen từ khí đốt thiên nhiên: Điều chế hydrogen từ các nguồn nguyên liệu thiên nhiên như khí đốt được thực hiện dễ dàng nhất, và không cần phải sản xuất một nguồn nguyên liệu trung gian khác. Lợi điểm thứ hai, là phương pháp nầy đưa đến một công nghệ không phức tạp và có tỷ lệ hydrogen-carbon cao; do đó, hạn chế được tối đa lượng khí carbonic phát thải vào không khí.

Phươngpháp nầy thích hợp với những quốc gia có nguồn dự trử khí đốt lớn như LB Nga, nhưng lại khó thích hợp cho Hoa Kỳ và Tây Au, vì cần phải nhập cảng nguyên liệu khí đốt.

Nguyên lý chuyển đổi từ khí đốt methane CH4 ra hydrogen gồm các phương cách sau đây:

1- phản ứng chuyển hóa hơi methane và oxid hóa từng phần;

2- Hoặc kết hợp chung hai giai đoạn với nhau. Nhưng trên thực tế hổn hợp khí vẫn còn chứa carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) và một phần nhỏ khí methane còn sót lại.

Do đó cần phải qua một quy trình chuyển hóa thứ hai với hơi nước dưới những hóa chất xúc tác với nhau để tạo ra hydrogen như sau:

CO  +  H20(hơi)     ->   CO2  +  H2

CH4  +  2H20(hơi)  ->  CO2  +  4H2

Và sau cùng khi tinh chế lại, quy trình sản xuất sẽ cho ra hydrogen có độ tinh khiết rất cao.

Phương pháp chuyển đổi khí đốt ra hydrogen trong giai đoạn chuyển tiếp hiện tại có thể là một giải pháp có hiệu quả kinh tế cao nhất vì nguồn vốn đầu tư và sản xuất tương đối thấp so với các phương pháp khác.

Đặc điểm của phương pháp nầy là dễ thực hiện và khi sản xuất ở quy mô lớn sẽ làm giảm giá thành. Đặc điểm thứ hai, là ở các hệ thống phân phối, ở các điểm bán lẽ không cần nhân viên có trình độ cao để chuyển khí hydrogen từ hệ thống phân phối qua tế bào tiếp nhận của xe.

Theo ước tính, một hệ thống sản xuất 480 Kg hydrogen/ngày sẽ giảm từ 3.847 $/Kg/ngày còn 2.000 $/kg/ngày và giá hydrogen sẽ giảm xuống từ 3,51 còn 2,33 Mỹ kim/Kg. Phương pháp  nầy có thể áp dụng với quy mô kỹ nghệ vào năm 2011.

Hydrogen từ than đá:  Phương pháp nầy được áp dụng ở các nhà máy nhiệt điện dùng than và quy trình tổng hợp hóa khí trong than (IGCC). Đây là một phương pháp sạch biến than thành năng lượng đang ngày càng phát triển ở Hoa kỳ. Do đó, việc phối hợp vừa sản xuất điện và khí hydrogen trong các nhà máy phát điện dùng than sẽ giảm giá thành của hydrogen và phương pháp nầy có hiệu quả kinh tế rất cao. Đây là một phương pháp biến than thành khí (gasification) dựa theo nguyên lý oxid hóa than đá với hơi nước ở nhiệt độ và áp xuất cao. Trong điều kiện trên, năng lượng được thành hình để có thể biến thành điện năng và khí hydrogen theo như chuổi phản ứng vừa đan cử ở phần trên.

Thêm nữa, với phương pháp trên, sản lượng hydrogen có được rất cao, có khả năng cung ứng nhiên liệu cho nhiều hệ thống phân phối trong một vùng rộng lớn. Vã lại, trữ lượng than đá của HK còn đủ cung ứng cho nhu cầu trong vòng 250 năm nữa; như vậy sẽ không có biến động về giá cả như việc dùng khí đốt mà Hoa Kỳ cần phải nhập cảng. Tuy nhiên có một điểm bất lợi lớn cho phương pháp nầy là lượng khí CO2 thải hồi rất lớn, lớn hơn tất cả phương pháp hiện nay để sản xuất hydrogen. Do đó, cần phải có hệ thống thu hồi khí carbonic bằng cách áp dụng kỹ thuật chuyển hóa carbon  (sequestration).

Với phương pháp nầy, giá thành của H2 được ước tính khoảng $1,03/Kg. Trong tương lai, nếu áp dụng các phương pháp hoàn chỉnh hơn như thiết lập các ló phản ứng hóa khí lớn, và tăng hiệu năng việc tách rời cũng như tinh chế H2, giá thành có thể giảm xuống còn $0,90/Kg. Phương pháp nầy dự trù đem vào áp dụng tại HK vào năm 2015.

Hydrogen từ năng lượng hạch nhân: Sản xuất H2 từ nguồn năng lượng nầy có hai điểm lợi: 1- Nguồn nguyên liệu chính là uranium có trữ lượng lớn ở HK, Canada, và Úc Châu. Do đó đây là một nguồn nguyên liệu ổn định và an toàn; 2- Nguồn năng lượng hạch nhân không tạo ra khí carbonic vào bầu khí quyển cũng như các khí thải độc hại khác.

Quá trình sản xuất H2 trong các ló phản ứng hạch nhân có thể được lý giải như sau: hơi nước được điện giải trong phản ứng nhiệt hóa (HTES) từ khoảng 700 đến 1.0000C để cho ra H2. Phản ứng nầy chiếm ưu thế hơn ví không cần sự hiện diện của các chất xúc tác và cho hiệu suất cao hơn phản ứng nhiệt hóa.

Tuy nhiên, vì cùng sản xuất đồng loạt địên năng và hydrogen, cho nên cần có sự hiện diện của hai lò phản ứng ở trong cùng một phạm vi sản xuất. Điều nầy đòi hỏi mức an toàn vận hành rất cao. Mọi sơ suất có thể biền thành một tai nạn thảm khốc cho cư dân trong vùng.

Hydrogen từ phương pháp điện giải: Phương pháp điện giải nước để có được hydrogen và oxygen đã được phát minh vào cuối thế kỷ 18. Phương pháp nầy không cho hiệu quả kinh tế cao so với các phương pháp trên. Nhưng hiện tại, cách nầy có thể dự phần không nhỏ trong giai đoạn chuyển tiếp dùng năng lượng hydrogen, ví dễ dự trử và hệ thống điện giải có thể được thiếp lập ngay tại các tạm bán xăng dầu. H2 sẽ được chứa trong những bình chứa đặc biệt sẵn sàng được bơm thẳng vào bình nhiên liệu của xe.

Giá thành được ước tính là $2,50/Kg cho hệ thống điện giải nhỏ và $2,0/Kg cho các hệ thống lớn. Trong tương lai, giá có thể giảm hơn nữa do việc làm tăng hiệu năng điện giải từ 63 lên 75% qua sự kiện làm giảm nguồn năng lượng làm nóng hơi nước, và có thể đem áp dụng vào năm 2010.

Hydrogen từ năng lượng gió: Việc sản xuất hydrogen từ các nguồn năng lượng tái tạo vẫn còn là một đề tài nóng bỏng hiện tại, vì đây là mục tiêu dài hạn cho tương lai. Do đó, năng lượng gió chuyển đổi thành điện năng; và sau cùng, dùng điện năng nầy để phân giải nước thàng hydrogen.

Vấn đề được đặt ra ở đây là làm thế nào để có hiệu năng tối đa, vì vậy:

- Cần phải nghiên cứu công nghệ turbine gió và chuyển hóa thành điện năng để có được giá thành thấp so với hiện tại;

- Giảm giá thành của  công nghệ phân giải nước;

- Và sau cùng phối hợp hợp lý hệ thống turbine gió, hệ thống phân giải, cùng hệ thống bình chứa hydrogen.

Một khi thực hiện được ba điều trên, nguồn năng lượng gió sẽ là nguồn năng lượng tái tạo hiệu quả nhất cho việc cho việc chuyển đổi thành điện năng và hydrogen cho thế kỷ 21 nầy. Hiện tại (2007) giá thành của nguồn điện năng từ năng lượng gió đã giảm tùy theo vùng từ 5 đến 7 xu/kwgiờ, không tính tới tiền trợ cấp khuyến khích của chính phủ liên bang HK. Nếu công nghệ gió có khả năng làm tăng hiệu năng chuyển đổi, giá thành sẽ càng giảm hơn nữa (hiện tại, khả năng chuyển đổi nầy là 30%).

Yếu tố môi trường cũng là một lợi thế cho việc ứng dụng năng lượng gió vào việc sản xuất hydrogen, vì nguồn năng lượng nầy hoàn toàn không phát thải khí carbon monoxide (CO), khí carbon dioxide (CO2), nitrogen oxide (N0x), sulfur dioxide (SO2), và những hóa chất hữu cơ nhẹ và kim loại độc hại như trong kỹ nghệ điện từ than đá hay dầu hỏa.

Với phương pháp nầy, giá thành của hydrogen được ước tính là $6,64/Kg nếu hệ thống gió - phân giải - hydrogen được hoàn chỉnh với hiệu suất tồi đa, giá thành có thể giảm xuống còn $2,86/Kg Hydrogen.

* Thay lời kết

Năng lượng gió hiện đang có lợi thế trong việc sản xuất nguồn năng lượng hydrogen và có khả năng biến nguồn năng lượng nầy có hiệu quả kinh tế cao. Do đó, đây sẽ là nguồn năng lượng trong tương lai, giảm thiểu sự phát thải khí carbonic, tác nhân chính của sự hâm nóng toàn cầu, và giảm thiểu lượng hydrocarbon trong dầu khí dùng cho việc di chuyển và sản xuất ra điện năng tiêu dùng.

Qua thời gian, công nghệ gió có những bước tiến đáng kể trong việc thu hồi toàn bộ sức gió để làm tăng vận tốc quay của những cánh quạt, cùng hệ thống dự trữ điện nănghòan chỉnh sẽ là hai yếu tố quyết định.

Tuy nhiên, chúng ta cần phải lưu ý đến yếu tồ an toàn trong việc xử dụng hydrogen trong kỹ nghệ vận chuyển. Hydrogen là một khí nhẹ nhất, rất dễ bị rò rỉ trong các hệ thống dây nối trong xe. Theo KS Rudolph Pick, chuyên gia về hydrogen ở Florida, chỉ cần một sự rò rỉ nhỏ cũng có thể gây ra tai nạn chết người do hydrogen sẽ phát nổ khi thoát ra ngoài không khí.

Do đó, một khi có tai nạn do xe chạy bằng nhiên liệu hydrogen, thảm nạn sẽ xảy ra tức khắc. Và đây là một bất lợi lớn nhất cần phải khắc phục trong tương lai, trước khi đem công nghệ nầy vào áp dụng.

West Covina,3/2007

Thiệt đọc mà muốn ứa nước mắt luôn. Sao mà xui xẻo dữ vậy Trời? Tôi sống theo kiểu check by check, có đồng nào xào đồng đó, chưa bao giờ dư ra được một xu. Hai tháng trước, vì (hay nhờ) dịch Vũ Hán, nhà nước Hoa Kỳ thương tình gửi phụ thêm cho 1,200.00 USD. Trộm nghĩ mình cũng đã đến lúc gần đất xa trời rồi nên lật đật bỏ số tiền này vô ngân hàng, dành vào việc hoả táng. Vụ này tui đã dọ giá rồi, tốn đâu cỡ gần ngàn. Vài trăm còn lại để con cháu mua chút đỉnh hương hoa, cho nó giống với người ta, ngó cũng phần nào đỡ tủi.
Có vẻ như con người thời nay càng lúc càng trở nên lười biếng, thụ động; nhất là từ khi nhân loại bước vào kỷ nguyên tin học, truyền thông liên mạng. Tin học đã đem con người khắp hành tinh gần lại với nhau, nhưng chỉ trong khoảng thời gian ngắn, chính nó bị con người lạm dụng để bóp méo, biến dạng sự thực cho những mục tiêu bất chính của cá nhân, bè phái.
Sau 95 năm gào cùng một giọng nền Báo chí gọi là “cách mạng” của đảng Cộng sản Việt Nam (CSVN) vẫn trơn tru uốn lưỡi phóng ra câu giả dối rằng:”Tự do ngôn luận, tự do báo chí là những quyền cơ bản của con người đã được Việt Nam cam kết thực hiện theo những nguyên tắc chung của Tuyên ngôn quốc tế về nhân quyền.” (báo Quân đội Nhân dân (QĐND), ngày 15/6/2020). Điều không thật này đã được Ban Tuyên giáo, tổ chức tuyên truyền và chỉ huy báo chí-truyền thông sử dụng từ lâu, nay được lập lại để kỷ niệm 95 năm ngày gọi là “Báo chí cách mạng Việt Nam” (21/6/1925-21/6/2020).
“Muốn chỉ một cá nhân nào đó, tùy theo giai cấp, tín ngưỡng, tùy theo lúc sống hay chết, tùy theo già hay trẻ, người Việt Nam có rất nhiều tên để gọi. Ngôn ngữ Việt có những từ sau đây chỉ các loại tên: bí danh, bút hiệu, nhũ danh, nghệ danh, pháp danh, pháp tự, pháp hiệu, tên, tên cái, tên đệm, tên họ, tên gọi, tên chữ, tên cúng cơm, tên hèm, tên hiệu, tên húy, tên riêng, tên thánh, tên thụy, tên tục, tên tự, thương hiệu.” (Ngưng trích: Nguyễn Long Thao- DANH XƯNG ĐẶC BIỆT CỦA THƯỜNG DÂN VIỆT NAM)
Các cuộc khủng hoảng lớn lao có các hậu quả trầm trọng, thường không tiên đoán được. Cuộc Đại Khủng hoảng trong thập niên 1930 đã thúc đẩy trào lưu cô lập, tinh thần dân tộc, chủ nghĩa phát xít và Đệ nhị Thế chiến, nhưng cũng dẫn đến biện pháp hồi phục kinh tế New Deal, sự trỗi dậy của Hoa Kỳ như một siêu cường toàn cầu, và cuối cùng là tiến trình xoá bỏ thực dân. Các cuộc tấn công trong ngày 11 tháng 9 đã tạo ra cho Mỹ hai sự can thiệp thất bại, sự trỗi dậy của Iran và các hình thức mới của chủ nghĩa Hồi giáo cực đoan. Cuộc khủng hoảng tài chính năm 2008 đã tạo ra một sự đột biến trong trào lưu dân tuý chống các định chế chính trị lâu đời để thay thế cho các nhà lãnh đạo trên toàn cầu. Các nhà sử học trong tương lai sẽ theo dõi và so sánh những ảnh hưởng lan rộng đến cơn đại dịch virus corona hiện nay; thách thức cho họ là hình dung ra trước được các ảnh hưởng.
Bác sỹ Tom Dooley qua đời năm 1961. Mãi đến vài chục năm sau, tôi mới biết đến tác phẩm đầu tay của ông (Deliver Us from Evil) do Farrar, Straus & Cudahy xuất bản từ 1956. Đây là một tập bút ký, có hình ảnh minh hoạ đính kèm, về cuộc di cư ồ ạt (vào giữa thế kỷ trước) của hằng triệu người dân Việt. Họ ra đi chỉ với hành trang duy nhất là niềm tin vào tình người, và không khí tự do, ở bên kia vỹ tuyến. Rồi họ đã được tiếp đón, hoà nhập và sinh sống ra sao nơi miền đất mới? Câu trả lời có thể tìm được – phần nào – qua một tác phẩm khác (Sài Gòn – Chuyện Đời Của Phố) của Phạm Công Luận, do Hội Nhà Văn xuất bản năm 2013.
Học về Việt Sử trong chương trình của Trung Học Đệ Nhất Cấp, không học sinh nào không biết đến giai thoại Nguyễn Trãi tiễn biệt phụ thân là Nguyễn Phi Khanh tại Ải Nam Quan. Đó là tháng 6, năm Đinh Hợi 1407 Sau khi nhà Minh xua quân sang xâm chiếm nước Nam thì Trương Phụ sai Liễu Thăng lùng bắt thành phần trí thức, để ngăn ngừa sự kêu gọi dân chúng nổi dậy đòi lại quyền tự trị. Trong số những người bị bắt để giải về Tầu, có Nguyễn Phi Khanh.
Trung Tâm quan sát, nghiên cứu Sóng Hấp Lực (gravitational waves) bằng tia Laser “Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory” (viết tắt LIGO) xây dựng cách đây hơn 30 năm, tốn 600 triệu. Hoạt động từ ngày ấy, tốn thêm khoảng năm trăm triệu nữa, không phát giác được cái gì. Nhưng lúc sắp sập tiệm, LIGO thình lình công bố đã bắt được “Sóng Hấp Lực” lan tỏa ra khi hai Hố Đen sát nhập thành một. Chuyện “nhập một” này, cũng theo LIGO, xảy ra cách Trái Đất hơn một tỉ năm ánh sáng. Thế giới khoa học chấn động. LIGO thắng lớn, lãnh nhiều giải cao quý, và cuối cùng đoạt luôn Nobel 2017.
Sách "The Room Where It Happened” của Bolton viết về thời gian ông làm việc tại Tòa Bạch Ốc, điều đó khiến cho TT Trump lo ngại. Sách này ra mắt trước ngày bầu cử Hoa Kỳ, ngày bầu cử là ngày 3 tháng 11 năm 2020. Sách ra mắt vào cận ngày bầu cử, Bolton mới có hy vọng “Nhất tiễn song điêu” hay “Nhất tiễn hạ song điêu” là một mũi tên bắn được 2 con chim. - Thứ nhất sách ra mắt cận vào ngày bầu cử sẽ có nhiều người háo hức mua để xem, từ đấy Bolton sẽ thu về vài triệu Mỹ kim. - Thứ hai, Tổng thống Trump “đã yêu cầu John Bolton từ chức." Do đấy, ra mắt sách trước ngày bầu cử, với những chỉ trích TT Trump rất nặng nề trong sách, sẽ khiến cho TT Trump khó khăn trong việc vận động tranh cử tổng thống hay TT Trump có thể sẽ thất cử.
Với ít nhiều lạc quan, và chủ quan, tôi tin rằng dịch Vũ Hán rồi sẽ qua trong tương lai gần. Quả đất vẫn cứ quay đấy thôi. Kinh tế rồi sẽ hồi phục dần dần. Nhân loại lại tiếp tục sinh hoạt y như cũ, với ý thức vệ sinh (và cộng sinh) lành mạnh hơn xưa. Quan hệ toàn cầu sẽ trở lại bình thường, trừ mỗi cái nước Cộng Hoà Nhân Dân Trung Quốc (People’s Republic of China) thì tôi … không hoàn toàn bảo đảm. Tôi (dám) có chút máu Tầu nên chả hà cớ chi mà lại đi kỳ thị gần một phần năm dân số toàn cầu. Vấn đề là cái tôi của những vỹ lãnh đạo ở xứ sở này quá lớn, nhất là ông Tập Cận Bình – Tổng Bí Thư kiêm Chủ Tịch Nước và Chủ Tịch Quân Ủy Trung Ương – người đã đẩy cả nước đi trật đường rầy quá xa (tới mấp mé hố thẳm luôn) nên hiện tình Trung Hoa – xem ra – không còn thuốc chữa. Phen này (e) sẽ lôi thôi lớn, lôi thôi lâu, và lôi thôi lắm!
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.