Hôm nay,  

Năng Lượng Hydrogen

06/03/200700:00:00(Xem: 11591)

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

Cuối năm là lúc con người nhìn lại về giá trị cuộc sống. Một bài viết trên trang mạng The Conversation nêu vấn đề về những vực thẳm chính trị, các cuộc chiến tranh, áp bức… và con người vì thế cảm thấy vô vọng và bất lực khi chứng kiến những thế lực đen tối diễn ra khắp nơi trên thế giới. Liệu chúng ta có thể làm được điều gì đem lại thay đổi trước những bi hoại này hay không?
Danh hiệu “Nhân Vật Của Năm” do TIME bắt đầu từ năm 1927 – theo truyền thống được trao cho những người có ảnh hưởng đáng kể trong các sự kiện toàn cầu, từ chính trị đến văn hóa, môi trường, nghệ thuật. Những người được chọn đóng vai trò như một “thước đo phong vũ” về sức lan tỏa trong xã hội đương đại. Ảnh hưởng đó, theo tiêu chuẩn do chính TIME đề ra, có thể là “for better or for worse – làm cho thế giới tốt đẹp hơn hoặc tệ hại hơn.”
Tiễn 2024, thế giới sẽ chào đón một năm mới 2025 mang theo cả bóng tối lẫn ánh sáng. Các cuộc xung đột, sự phân cực chính trị và những rủi ro khôn lường là lời nhắc nhở về sự bất ổn của thời đại. Nhưng đồng thời, khả năng phục hồi kinh tế, sự phát triển công nghệ, tinh thần hợp tác quốc tế, hơi thở và sự sống còn bất khuất của từng người mẹ, từng đứa trẻ vực dậy và vươn lên từ những đống gạch vụn đổ nát ở Ukraine, ở Gaza, ở Syria… cũng là cảm hứng và hy vọng cho tương lai nhân loại. Nhà văn Albert Camus đã viết: “Giữa mùa đông lạnh giá nhất, tôi tìm thấy, trong mình, một mùa hè bất khả chiến bại.”* Thế giới năm 2025, với tất cả những hỗn loạn, vẫn mang đến cơ hội để con người vượt qua và xây dựng một cuộc sống tốt đẹp, tử tế hơn. Đó cũng là lời chúc chân thành cuối năm của toàn ban biên tập Việt Báo gửi đến quý độc giả: một năm 2025 tràn trề cơ hội và hy vọng.
Trong ba năm học gần đây, PEN America đã ghi nhận hàng loạt trường hợp cấm sách xảy ra trên toàn nước Mỹ, đặc biệt trong các trường công lập. Những nỗ lực xóa bỏ một số câu chuyện và bản sắc khỏi thư viện trường học không chỉ gia tăng mà còn trở thành dấu hiệu của một sự chuyển đổi lớn hơn, đặt ra câu hỏi nghiêm trọng về tương lai của giáo dục công lập. Việc kiểm duyệt này phản ánh một xu hướng đáng lo ngại: sự tập trung vào việc kiểm soát nội dung văn hóa và giáo dục, thay vì khuyến khích học sinh tiếp cận kiến thức đa chiều.
Syria đang sống trong một bước ngoặt lịch sử sau khi chế độ độc tài sụp đổ nhanh chóng và Bashar al-Assad trốn sang Nga để tị nạn. Các nhóm nổi dậy chiến thắng đang cố gắng duy trì trật tự công cộng và thảo luận về các kịch bản cho tương lai. Lòng dân hân hoan về một khởi đầu mới đầy hứa hẹn pha trộn với những lo âu vì tương lai đất nước còn đầy bất trắc. Trong 54 năm qua, chế độ Assad đã cai trị đất nước như một tài sản riêng của gia đình và bảo vệ cho chế độ trường tồn là khẩu hiệu chung của giới thân cận.
Các số liệu gần đây cho thấy những thách thức mà nhà lãnh đạo Trung Quốc phải đối mặt để phục hồi kinh tế cho năm 2025, khi quan hệ thương mại với thị trường xuất khẩu lớn nhất của Trung Quốc có thể xấu đi cùng lúc mức tiêu thụ trong nước vẫn sụt giảm. Và thật sự thì nền kinh tế Trung Quốc tệ đến mức nào? Việc đặt câu hỏi này ngày càng trở nên hợp lý khi Trung Quốc đang đối mặt với tình trạng sản xuất trì trễ và tiền tệ mất giá kéo dài trong những năm gần đây. Đặc biệt, chính quyền Bắc Kinh dường như không muốn công khai toàn bộ thực trạng.
Chiều ngày Thứ Ba 17/12, tòa án New York kết án Luigi Mangione 11 tội danh, bao gồm tội giết người cấp độ 1, hai tội giết người cấp độ 2 cùng các tội danh khác về vũ khí và làm giả danh tính. Theo bản cáo trạng, một bồi thẩm đoàn ở Manhattan đã truy tố Mangione về tội giết người cấp độ hai là tội khủng bố. Tòa đã kết tội hành động của Luigi Mangione – một hành động nổi loạn khó có thể bào chữa dù đó là tiếng kêu cuối cùng của tuyệt vọng.
Ngay từ thời điểm này, cho dù chưa chính thức bước vào Tòa Bạch Ốc, tổng thống đắc cử Donald Trump đã hứa hẹn một chiến dịch bài trừ di dân lớn nhất lịch sử Mỹ. Những cuộc kiểm soát, bắt bớ, trục xuất di dân dự kiến sẽ diễn ra với qui mô lớn trong vài năm tới. Nhiều sắc dân nhập cư ở Mỹ sẽ phải lo lắng, nhưng cộng đồng chịu ảnh hưởng nặng nề nhất sẽ là cộng đồng di dân gốc Mỹ Latin. Lời hứa này đang làm hài lòng những người Mỹ xem dân nhập cư là kẻ cướp đi việc làm và quyền lợi của mình. Rất đông trong số này thuộc các cộng đồng di dân, trong đó có cộng đồng gốc Việt. Tuy nhiên, có bao nhiêu người thấy được toàn cảnh ảnh hưởng của những chính sách bài trừ di dân đến nền kinh tế và xã hội Hoa Kỳ?
Trong tài liệu của Thư Viện Quốc Hội ghi rằng, nguồn gốc của quyền ân xá trong Hiến Pháp Hoa Kỳ đến từ lịch sử Anh quốc. Quyền ân xá xuất hiện lần đầu tiên dưới thời trị vì của Vua Ine xứ Wessex vào thế kỷ thứ bảy. Mặc dù tình trạng lạm dụng quyền ân xá ngày càng tăng theo thời gian, dẫn đến những hạn chế sau đó, nhưng quyền ân xá vẫn tồn tại trong suốt thời kỳ thuộc địa của Mỹ.
Tôi cộng tác với tuần báo Trẻ (tờ báo có nhiều ấn bản nhất tại Hoa Kỳ) gần hai chục năm qua. Sự gắn bó lâu dài này không chỉ vì tấm lòng yêu nghề (và thái độ thân thiện cởi mở) của ban biên tập mà còn vì chút tình riêng. Mỗi tuần Trẻ đều dành hẳn một trang báo, để trân trọng giới thiệu đến độc giả hai ba vị thương phế binh (Việt Nam Cộng Hòa) đang sống trong cảnh rất ngặt nghèo ở quê nhà. Nhìn hình ảnh đồng đội của mình đang ngồi trên xe lăn, hay nằm thoi thóp trong một gian nhà tồi tàn nào đó – lắm lúc – tôi không khỏi băn khoăn tự hỏi: “Liệu có còn ai nhớ đến những kẻ đã từng vì đời mà đi không vậy?
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.