Hôm nay,  

Năng Lượng Hydrogen

06/03/200700:00:00(Xem: 11674)

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

Khi mới đến Mỹ định cư, cuối thập niên 1970 tôi gặp một cựu chiến binh Mỹ từng phục vụ tại Việt Nam. Anh Mark khi đó tuổi chưa đến 30, nhập ngũ đầu thập niên 1970 theo lệnh động viên, có hai năm đóng quân ở Cần Thơ, Biên Hoà. Hết hạn nghĩa vụ, anh về làm việc ở thư viện Đại học Berkeley và tôi gặp anh ở đó, khi còn là sinh viên...
Các ứng viên được Trump ủng hộ đã thắng hay thua như trong bất cứ các cuộc bầu cử thông thường nào khác. Tuy nhiên một số ứng viên do đích thân Trump chọn lựa và bơm tiền, dồn sức vận động tranh cử cho đến những ngày cuối cùng đã thất cử. Các nguồn tin cho biết đây là điều làm Trump thất vọng và giận dữ rất nhiều trong vài ngày qua. Nhưng điều có lẽ làm Donald Trump giận dữ hơn là truyền thông cánh hữu đã không còn tường trình nhiều về các cuộc vận động bầu cử của Trump từ trước những ngày bầu cử và đổ lỗi cho Trump về sự thất bại của nhiều ứng viên đảng Cộng Hòa theo sau cuộc bầu cử.
Từ ngày 6 đến 18 tháng 11 năm 2022 Hội nghị Thượng đỉnh về Biến đổi Khí hậu của Liên Hiệp Quốc lần thứ 27 (Conference of the Parties, COP27) sẽ được tổ chức tại Sharm el-Sheikh, Ai Cập. Hội nghị này được Antonio Gunterres, Tổng Thư Ký Liên Hiệp Quốc khai mạc và có khoảng đại diện của 200 quốc gia và hàng chục nghìn người tham dự...
Sáu năm qua nước Mỹ đã rơi vào một cuộc khủng hoảng chính trị kéo dài và ngày càng căng thẳng giữa hai chính đảng Dân chủ và Cộng hoà. Với việc Donald Trump được bầu làm lãnh đạo trong bầu cử tháng 11 năm 2016, Hoa Kỳ đã có một tổng thống với chủ trương dân túy, lo cho nước Mỹ trước hết, đưa nước Mỹ hùng cường trở lại. Chính sách đó làm thay đổi sinh hoạt chính trị đối nội và đối ngoại có ảnh hưởng cả thế giới...
Ngay sau chuyến thăm Trung Quốc của Tổng Bí thư đảng CSVN Nguyễn Phú Trọng, Thủ tướng Phạm Minh Chính vội vã thanh minh: “Đường lối đối ngoại của Việt Nam là không chọn bên, mà chọn công lý và lẽ phải, đối với các vấn đề liên quan quốc tế thì quan điểm là vì hòa bình, hợp tác phát triển, phù hợp với đường lối, quan điểm đối ngoại của chúng ta vừa qua."
✱ The Diplomat: Phương Tây cuối cùng cũng tỏ ra sẵn sàng đương đầu với thách thức trước một Trung Quốc đang trỗi dậy - có lẽ ngay cả ở Ấn Độ-Thái Bình Dương-quan hệ Trung Quốc-EU ngày càng xấu đi trong vài năm qua. ✱ CATO Ins.: Ranh giới giữa chiến tranh ủy nhiệm và chiến tranh trực tiếp ở Ukraine đang trở nên mỏng manh một cách nguy hiểm. ✱ Global Times: Hội nghị thượng đỉnh NATO đã tạo tiền đề cho nỗ lực hợp pháp hóa sự xâm nhập ngày càng tăng của NATO vào khu vực Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương ✱ TASS: Theo các quan chức Mỹ, nhiều khả năng Zelensky sẽ đồng ý đàm phán và cuối cùng sẽ nhượng bộ - Các cuộc đàm phán về Ukraine nên được tổ chức chủ yếu với Washington . ✱ TASS: Moscow đang tìm cách đối thoại toàn diện với Mỹ - Chúng tôi tin tưởng rằng đối thoại giữa các quốc gia là cần thiết...
✱ Tân Hoa Xã, TQ: Trung Quốc sẵn sàng làm việc với Hoa Kỳ để tìm ra cách thức phù hợp nhằm hòa hợp với nhau - chung sống hòa bình và hợp tác cùng có lợi. ✱ Al Jazeera, Qatar: Chính quyền Biden cho biết Trung Quốc là đối thủ cạnh tranh duy nhất của Hoa Kỳ “với mục đích định hình lại trật tự quốc tế và ngày càng có sức mạnh kinh tế, ngoại giao, quân sự và công nghệ để thúc đẩy mục tiêu đó” ✱ Kyodo News, Jp: Bộ Thương mại Hoa Kỳ cho biết việc thắt chặt kiểm soát xuất khẩu nhằm hạn chế khả năng Trung Quốc tiếp cận một số chip cao cấp được Bắc Kinh sử dụng để sản xuất các hệ thống quân sự tiên tiến. ✱ Global Times, CN: Cuộc chiến chip ngày càng leo thang của Mỹ chống lại Trung Quốc đã tạo ra sự bất ổn to lớn cho ngành công nghiệp chip thế giới và đặt các nhà sản xuất chip hàng đầu vào tình thế cực kỳ khó khăn có thể dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng. ✱ Asia Nikkei, Jp: Những hạn chế sẽ khiến Bắc Kinh khó khăn hơn nhiều trong việc mua hoặc chế tạo chất bán dẫn tiên tiến cho một quân đội...
Theo tôi thì “các vị cán bộ” này đều vẫn ngủ rất ngon vì họ được bảo vệ rất kỹ trong những căn “nhà gỗ triệu đô” bởi chế độ hiện hành. Qua lệnh xử phạt “500 triệu đồng và cho tồn tại ‘biệt phủ’ của gia đình ông Phạm Sỹ Quý” ở Yên Bái, mọi người đều thấy được cái tâm, cũng như cái tầm, của những người hiện đang nắm quyền bính ở Việt Nam. Đất nước này tuy không nằm trên đường xích đạo như Ecuador nhưng số phận thì e đen đủi hơn nhiều...
Vào ngày 8 tháng 11 năm 2022 tới đây, các cử tri Mỹ sẽ đi bầu quốc hội vào giữa nhiệm kỳ của Tổng thống Joe Biden và được gọi chung là Midterm Elections. Kết quả bầu cử này sẽ là thước đo về thành quả trong hai năm vừa qua và tiên đoán về triển vọng trong hai năm sắp tới của Tổng thống Joe Biden...
Lạm phát tăng vọt là vấn đề hàng đầu của nhiều cử tri đang bước vào kỳ giữa nhiệm kỳ, với hầu hết các ý kiến cho rằng đảng Cộng hòa sẽ xử lý vấn đề này tốt hơn. Trên thực tế, các ứng cử viên Đảng Cộng hòa đang tận dụng tối đa mối quan tâm của cử tri về lạm phát bằng cách bắt dán búa vào các đảng viên Đảng Dân chủ và nhấn mạnh các ý tưởng của riêng họ để chống lạm phát, chẳng hạn như cắt giảm cả chi tiêu chính phủ và thuế. Là một chuyên gia tài chính và kinh tế, William Chittenden, giáo sư tài chánh của trường Đại Học Texas, người đã nghiên cứu chuyên về lạm phát, nguyên nhân gây ra lạm phát và điều gì có thể làm giảm bớt lạm phát. Ông đặt nghi vấn về giả thuyết một Quốc hội Đảng Cộng Hòa sẽ có nhiều tác động hơn, nếu có, đối với lạm phát.
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.