Hôm nay,  

Năng Lượng Hydrogen

06/03/200700:00:00(Xem: 11857)

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

Vài năm vừa qua, giới quan sát quốc tế và quốc nội Hoa Kỳ đều nhận ra một điều là chính sách của Hoa Kỳ đối với Trung Quốc ngày nay có xu hướng thiên về mặt cứng rắn hơn. Hầu hết các nhà lãnh đạo Hoa Kỳ đều có một ý nghĩ chung là phải áp dụng một chính sách mới hầu giảm thiểu hoặc chí ít hạn chế tính cách hung hăng càng ngày càng trở nên rõ rệt của Đảng Cộng sản Trung Quốc (ĐCSTQ) dưới quyền lãnh đạo của lãnh tụ tối cao, Chủ tịch nhà nước kiêm Tổng Bí thư Tập Cận Bình. Tình trạng căng thẳng giữa hai siêu cường, cộng thêm áp lực do trận đại dịch Covid-19 và kinh tế suy thoái, rất có thể sẽ khiến cái bề mặt tưởng chắc chắn như tường đồng vách sắt của Tập và Bắc Kinh có cơ rạn nứt.
Nhân dịp kỷ niệm 45 năm ngày 30 tháng 4 năm 1975, kết thúc chiến tranh Việt Nam và bắt đầu cuộc di cư tị nạn Việt Nam, tôi muốn chia sẻ một vài lời về sự kiên cường của chúng ta là người Mỹ gốc Việt, là người tị nạn và con cháu của người tị nạn. Cảm giác thế nào khi nền tảng của thế giới chúng ta đang sống bị rung chuyển đến mức chúng ta không còn biết mình đang đứng ở đâu hay làm thế nào để tiến về phía trước? Trước năm 2020, trước đại dịch COVID-19, chỉ những người đã chịu những bi kịch lớn mới có thể trả lời câu hỏi này. Bây giờ tất cả chúng ta đang sống với nó.
Nhưng vấn đề không đơn giản như họ nghĩ để buộc người miền Nam phải làm theo vì không còn lựa chọn nào khác. Trong 45 năm qua, ai cũng biết nhà nước CSVN đã đối xử kỳ thị và bất xứng với nhân dân miền Nam trên nhiều lĩnh vực. Từ công ăn việc làm đến bảo vệ sức khỏe, di trú và giáo dục, lý lịch cá nhân của người miền Nam đã bị “phanh thây xẻ thịt” đến 3 đời (Ông bà, cha mẹ, anh em) để moi xét, hạch hỏi và làm tiền.
Trong thực tế, một người tận mắt chứng kiến cảnh chiến xa CS chạy vào dinh Độc Lập ngày 30-4-1975, kể lại đầu đuôi câu chuyện cho người viết bài nầy rất rõ ràng và hoàn toàn khác với sách vở CS đã viết. Đó là giáo sư tiến sĩ Đỗ Văn Thành, hiện nay đang giảng dạy tại đại học Oslo, Na Uy (Norway).
Đến nay, đối với đồng bào ở trong nước và cộng đồng người Việt ở hải ngoại kể từ 30-4-1975, sau 45 năm, những ngày ấy, những năm tháng ấy, không bom đạn trên đầu, nhưng sao trong lòng của mỗi chúng ta cứ lo âu, xao xuyến, sục sôi những chuyển đổi. Không sục sôi chuyển đổi sao được, những tiến bộ Khoa học Công nghệ 4.0, nhất là sự tiến bộ của điện toán, của hệ thống truyền thông, thông tin vượt tất cả mọi kiểm soát, vượt mọi tường lửa, thế giới phô bày trước mắt loài người, trước mặt 90 triệu đồng bào Việt Nam, những cái hay cũng như những cái dỡ của nó một cách phũ phàng.
“Bà X khoảng bốn mươi tuổi, hiện đang sống với chồng và con gái trong một căn nhà do chính họ làm chủ, ở California. Bà nói thông thạo hai thứ tiếng: Anh và Việt. Phục sức giản dị, trông buồn bã và lo lắng, bà X tuy dè dặt nhưng hoàn toàn thành thật khi trả lời mọi câu hỏi được đặt ra. “Bà rời khỏi Việt Nam vào năm 1980, khi còn là một cô bé, cùng với chị và anh rể. Ghe bị cướp ba lần, trong khi lênh đênh trong vịnh Thái Lan. Chị bà X bị hãm hiếp ngay lần thứ nhất. Khi người anh của bà X xông vào cứu vợ, ông bị đập búa vào đầu và xô xuống biển. Lần thứ hai, mọi chuyện diễn tiến cũng gần như lần đầu. Riêng lần cuối, khi bỏ đi, đám hải tặc còn bắt theo theo mấy thiếu nữ trẻ nhất trên thuyền. Chị bà X là một trong những người này.
Tìm được ý nghĩa thực của phương trình từ năm 2012 nhưng không dám công bố vì còn kẹt một bí mật cuối cùng, loay hoay nghiên cứu, tìm tòi hàng năm không giải nổi. Nó nằm trong chữ C² (C bình phương) – bình phương tốc độ ánh sáng. Vật chất chỉ cần chuyển động nhanh bằng (C), tốc độ ánh sáng, là biến thành năng lượng rồi, còn sót cái gì để mà đòi bay nhanh hơn? – C+1 đã là dư. C nhân hai, nhân ba là dư quá lố, vậy mà ở đây còn dư kinh hồn hơn, là c bình phương lận – c nhân với c (186,282 x 186,282) nghĩa là khoảng 34,700,983,524 dặm/ giây!
Sau trận Phước Long 6/1/1975, Hoa Kỳ im lặng, Ủy ban Quốc tế Kiểm soát và Giám sát Đình chiến bất lực, cuộc chiến đã đến hồi chấm dứt. Ngày 10/3/1975, Thị xã Ban Mê Thuột bị tấn công thất thủ sau hai ngày chống cự, Tổng thống Nguyễn Văn Thiệu ra lệnh rút quân, cao nguyên Trung phần lọt vào tay cộng sản. Ngày 8/3/1975, quân Bắc Việt bắt đầu tấn công vào Quảng Trị, Quảng Trị mất, rồi các tỉnh miền Trung lần lượt mất theo.
Khi bỏ nước ra đi tìm tự do, tất cả bậc cha mẹ Việt Nam đều nghĩ đến tương lai của các đứa con mình.Các con cần phải học, học và học… Sự thành đạt của con em chúng ta trong học vấn được xem như là sự thành công và niềm hảnh diện chung của cha mẹ Viêt Nam trên miền đất hứa.
Tháng Tư lại trở về, gợi nhớ đến ngày cuối cùng, lúc toàn miền Nam rơi vào tay đoàn quân xâm lược từ phương bắc, lần này là lần thứ 45! Trong ký ức của mỗi người dân miền Nam chúng ta, có biết bao nhiêu khúc phim lại được dịp hiển hiện, rõ ràng và linh động như vừa mới hôm qua. Có người nhớ đến cảnh hỗn loạn ở phi trường Tân Sơn Nhất, có người không sao quên được những năm tháng tù tội trong trại giam cộng sản, có người nghẹn ngào ôn lại cảnh gia đình ly tán trong những ngày kinh hoàng đó, và có biết bao người còn ghi khắc mãi những ngày lênh đênh trên sóng nước mịt mù hay băng qua rừng sâu núi thẳm để tìm đến bến bờ tự do.
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.