Hôm nay,  

Năng Lượng Hydrogen

06/03/200700:00:00(Xem: 11685)

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

Với việc ông Tập Cận Bình siết chặt kìm kẹp sắt đá đối với đảng lãnh đạo và nền kinh tế chính trị của Trung Quốc, các cuộc tranh luận dai dẳng về tính bền vững của sự tăng trưởng đáng kinh ngạc của đất nước đã trở lại nổi bật. Mô hình độc đoán của Trung Quốc, sau khi tiến xa, rốt cuộc có thể là không có gì là quá đặc biệt. Bằng chứng về sự trì trệ này cho thấy càng ngày càng tăng...
✱ Foreign Policy: Các con đập của Trung Quốc làm thay đổi dòng chảy giữa thượng nguồn và hạ lưu - Trung Quốc ngày càng hạn chế lượng nước nhiều hơn. ✱ Stimson (USA): Căn cứ và dữ liệu (MDM) cho thấy các con đập tại thượng nguồn đã làm trầm trọng thêm tình trạng hạn hán ✱ Global Times: Các chuyên gia Trung Quốc hoài nghi về hệ thống kiểm soát MDM về sông Mê Kông do Mỹ tài trợ. Nhưng ...Kể từ 11.2020 công khai "chia sẻ dữ liệu thủy văn" mà trước đây từ thập niên 1990, Trung Quốc coi dữ liệu quản lý nước là bí mật nhà nước. ✱ BBC: Việc giảm xả nước từ các con đập gây tranh cãi của Trung Quốc ở thượng nguồn sông Mê Kông đã tác động xấu đến nhiều nơi ✱ Phys. Org Uk: Đại học Hòa Lan dự đoán vào năm 2050 phần lớn đồng bằng sông Cửu Long sẽ sụt giảm xuống dưới mực nước biển nếu không có kế hoạch thay đổi sớm...
Đại hội đồng Liên hiệp quốc ngày 11/10/2022 đã bỏ phiếu chấp nhận Việt Nam làm thành viên mới của Hội đồng Nhân quyền Liên hiệp quốc (HĐNQLHQ) nhiệm kỳ 2023-2025. Thực tế này đã làm một số đông những người Việt tranh đấu cho Nhân quyền thất vọng và sự hoang mang đang làm tê liệt những sáng kiến hoạt động của họ...
... không ai có thể phủ nhận được sự tận tụy, cùng tấm lòng vị tha, của hằng vạn giáo viên trên khắp nẻo đường đất nước. Xin chân thành cảm ơn các em, các cháu – những cô gái Việt Nam vô danh và thầm lặng – đã vì những mầm non bất hạnh mà hy sinh, và trao trọn tuổi thanh xuân, để tương lai của xứ sở đỡ được phần đen tối.
Ngoài mặt ai cũng tưởng đảng Cộng sản Việt Nam đang “sống hùng”, “sống mạnh”, nhưng bên trong lại đang lo tranh đấu chống cuộc chiến tư tưởng để bảo vệ chế độ...
* Trump và MAGA Cộng Hòa lo ngại thế chiến thứ III với Nga nếu Mỹ tiếp tục trợ giúp Ukraine bảo vệ lãnh thổ chống Nga xâm lược. * Nhiều thành viên Cộng Hòa trong Quốc Hội chống các dự luật viện trợ cho Ukraine vì e ngại tổn phí của Mỹ cho chiến tranh Ukraine ảnh hưởng đến Hoa Kỳ với lạm phát cao và kinh tế trì trệ. * Từ một đảng có chính sách ngoại giao diều hâu, Đảng Cộng Hòa đã biến thành một đảng bồ câu, đặc biệt dưới thời Donald Trump, cô lập hóa nước Mỹ với thế giới. * Mục tiêu của Trump và MAGA Cộng Hòa là một nước Mỹ da trắng phát xít theo chủ nghĩa White Christian Nationalism, tương tự như chính sách dân tộc Nga của Putin...
Như TNS John McCain, cử tri Arizona đã đặt tinh thần quốc gia lên trên tính đảng phái, khi một tiểu bang đỏ dành lá phiếu cử tri của mình cho các ứng viên mà họ nghĩ là xứng đáng thuộc đảng Dân Chủ.
Nếu cha mẹ cũng như ông bà và chú bác của Lucas vẫn cứ im lặng cam chịu và chấp nhận chế độ hiện hành thì trong tương lai gần con bé sẽ được giám sát bởi đôi ba cái camera, chứ (e) không phải một...
✱ CRS Congress: Tính đến ngày 14 tháng 10 năm 2022, Hoa Kỳ đã cung cấp hơn 20,3 tỷ đô la viện trợ để giúp Ukraine bảo vệ toàn vẹn lãnh thổ - Lực lượng Đặc biệt của Hoa Kỳ mở các khóa đào tạo và huấn luyện cho lực lượng đặc biệt Ukraine. ✱ Yahoo News: CIA giám sát một chương trình bí mật huấn luyện chuyên sâu ở Mỹ cho các lực lượng hoạt động đặc biệt tinh nhuệ của Ukraine và các nhân viên tình báo khác. Chương trình huấn luyện bắt đầu vào năm 2015, tại một cơ sở không được tiết lộ ở miền Nam Hoa Kỳ. ✱ DW Germany - Lực lượng Mỹ huấn luyện quân đội Ukraine tại Đức và giúp họ học sử dụng các hệ thống vũ khí tiên tiến - việc huấn luyện các lực lượng Ukraine đang diễn ra ở các khu vực khác tại châu Âu, nhưng không tiết lộ địa điểm. ✱ Al Jazeera/DIA: Sự thất bại của các lực lượng Nga trước sự đối kháng mãnh liệt của Ukraine cho thấy lực lượng của Moscow không có khả năng đạt được mục tiêu xâm lược ban đầu do TT Putin đã đề ra. ✱ White House: Chúng tôi có quyền nói chuyện trực tiếp.
Đảng Dân chủ có thể sẽ mất đa số trong cả hai viện của Quốc hội, nhưng đảng Cộng hòa đã không đạt được một chiến thắng vang dội như các cuộc thăm dò đã dự kiến. Kết quả này cũng làm cho cựu Tổng thống Donald Trump thất vọng và cần phải dè dặt hơn trong mọi dự định sắp tới...
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.