Hôm nay,  

Năng Lượng Hydrogen

06/03/200700:00:00(Xem: 11671)

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

✱ Declassified Uk.: Các hồ sơ giải mật cho thấy, Vương quốc Anh đã dự đoán về một "cuộc đối đầu nghiêm trọng giữa Nga và Ukraine" từ năm 1992. ✱ The Grayzone: Bài thuyết trình vào tháng 4 năm 2022 dành cho các sĩ quan tình báo cao cấp của Anh, vạch ra một kế hoạch phức tạp để làm nổ tung Cầu Kerch ở Crimea. ✱ TASS Ru.: Các nhân viên thuộc các cơ quan tình báo của Mỹ và Anh trực tiếp tham gia vào các hoạt động bí mật với Cơ quan An ninh Ukraine (SBU) và đào tạo nhân viên để thực hiện công tác ✱ Yahoo News: CIA đã bí mật đào tạo các lực lượng Ukraine tại vùng tiền tuyến phía đông của Ukraine - CIA huấn luyện các đối tác Ukraine về các kỹ thuật bắn tỉa, cách vận hành tên lửa chống tăng Javelin và các thiết bị khác...
Tuổi trẻ Việt Nam sống dưới chế độ Cộng sản thì phải “vừa hồng, vừa chuyên”, ai không đạt tiêu chuẩn sẽ bị loại khỏi hàng ngũ “hạt giống đỏ”. Nhưng tình trạng “khô đoàn, nhạt đảng” và “phai nhạt lý tưởng Mác-Lênin, Tư tưởng Hồ Chí Minh” lại đang đe dọa sự tồn vong của chế độ. Về tổng thể, điều này không mới, nhưng tính “đại trà” (tràn lan) của tình hình này đã khiến đảng Cộng sản Việt Nam lo sốt vó. Vì vậy, đảng đã chỉ thị phải khẩn trương chống đỡ.
May mắn là những trường hợp “đáng tiếc” như thế không nhiều. Dù hết sức nỗ lực từ nhiều năm qua, Ủy Ban Nhà Nước Về Người Việt Ở Nước Ngoài (NVNONN) cũng chỉ thu dụng được chừng năm bẩy tên vô loại loanh quanh ở phố Bolsa, thôi: Nguyễn Phương Hùng, Hoàng Duy Hùng, Vũ Hoàng Lân, Nguyễn Ngọc Lập, Nguyễn Trường…
Đặng Tiểu Bình hiểu rằng một hệ thống dựa trên quy tắc là quan trọng để tránh lặp lại sự khủng bố cuồng tín đã được gây ra dưới thời Mao Trạch Đông. Nhưng niềm tin của ông không thể vượt qua lợi ích vị kỷ, và như Chủ tịch Tập Cận Bình đã chỉ ra, cơ ngơi thể chế mà ông Đặng xây dựng vào những năm 1980 hóa ra trống rỗng...
Trên nóc chợ có dựng tượng Nguyễn Trung Trực bằng đồng. Pho tượng nhỏ, kích thước chỉ bằng một người thường, và không có đường nét nào đặc biệt, ngoại trừ đôi mắt. Ngó buồn thảm thiết!
Từ hôm chủ nhựt 16/10/22, đảng cộng sản Bắc Kinh tổ chức Đại hội đảng lần thứ XX để đưa vào lịch sử Tàu một nhơn vật cực kỳ quan trọng: Xi sẽ trở thành lãnh tụ Tàu đầu tiên liên tiếp ba nhiệm kỳ 5 năm kể từ thời Mao tới nay. Thành tích của Xi vô cùng vĩ đại. Mao dựng nước cộng sản với hơn 80 triệu dân Tàu bỏ mạng. Đặng Tiểu Bình mở cửa kinh tế để dân Tàu ăn « cơm cháy », khỏi ăn cháo muôn năm, với hơn mười ngàn sinh viên thanh niên nát xương dưới bánh xe tăng. Xi biến nước Tàu thành cường quốc thứ hai thế giới, với hơn triệu rưỡi người bị thanh trừng trong 2 nhiệm kỳ qua. Và đại lễ này cũng sẽ là dịp để đo lường khả năng của Xi nắm đảng...
Cộng sản Việt Nam nhìn đâu cũng thấy kẻ thù và các “thế lực thù địch, phản động”, nhưng chúng là ai mà làm điện đầu nhà nước? Hỏi cho vui vậy thôi chứ Công an biết hết. Không dám bắt vì chúng nói đúng những việc đảng và nhà nước ngồi lên Hiến pháp và Pháp luật...
Vài hôm trước, trước khi “toàn dân nô nức” kỷ niệm Ngày Giải Phóng Thủ Đô (lần thứ 68) nhà thơ Hoàng Hưng đã viết một câu ngăn ngắn (và hơi khó hiểu) trên trang FB của ông: “Sắp đến ngày 10/10 ! Biết bao người con tinh hoa của Hà Nội vui mừng đón ngày ấy rồi tan nát cả đời sau ngày ấy huhu…”
Giữa những cuộc tranh luận sôi nổi về các yếu tố khiến Nga xâm lăng Ukraine vào ngày 24 tháng 2 năm 2022, nó giúp phân biệt giữa các nguyên nhân sâu xa, trung gian và trực tiếp. Nhưng trong khi mỗi nguyên nhân có thể gây ra vấn đề theo những cách riêng của nó, chiến tranh không cần phải được coi là không thể tránh được, ngay cả khi tất cả các nguyên nhân đều hiện diện...
✱ The Moscow Times: Người đứng đầu Ủy ban Quốc phòng Hạ viện, lên tiếng kêu gọi quân đội nên "ngừng nói dối” - Ông Putin đã xúc động thừa nhận "sai sót" trong nỗ lực huy động quân dự bị sau một cuộc đụng độ lớn ✱ SCMP, HK: Truyền hình nhà nước Nga gần đây đã thông tin về các cuộc rút lui và thất bại của Nga tại Ukraine - vì lo ngại rằng tuyên truyền tích cực không ngừng sẽ làm gia tăng sự nghi ngờ của công chúng. ✱ El Pais, Spain: Khi quân đội Nga vội vàng rút đi … bỏ lại số lượng xe bọc thép tương đương với gần một nửa tổng số xe mà quân đội Ukraine có trong tháng 9, trước khi xảy ra các cuộc tấn công gần đây. ✱ Al Jazeera, Qatar: Putin mù quáng trước thực tế bi thảm của cuộc giao tranh - một số quốc gia mà ông Putin có lẽ coi họ là đồng minh - tuy họ từ chối "cúi đầu" trước áp lực của Mỹ, nhưng họ lại không thiết tha với Điện Kremlin. ✱ Global Times, TQ: (16.10) Bộ Ngoại Giao Trung Quốc kêu gọi tất cả công dân Trung Quốc khẩn cấp rời Ukraine...
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.