Hôm nay,  

Năng Lượng Hydrogen

06/03/200700:00:00(Xem: 11694)

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

Trước khi “tập kết ngược” (trở lại miền Nam) vào năm 1962, Nguyên Ngọc có thời gian lang thang ở cao nguyên Đồng Văn - Mèo Vạc. “Mùa Hoa Thuốc Phiện Cuối Cùng” là chuyện viết về người thật việc thật, nơi vùng giới tuyến (Việt/Hoa) này...
Tại Diễn đàn Kinh tế Á Châu ở Vladivostok hôm thứ tư 7/9/22, nói về « cơn sốt cấm vận của Tây phương» để cô lập Nga, Putin quả quyết « không thể » cô lập Nga được. Ông nói rõ hơn: « Có bao nhiêu người mặc kệ, có muốn cô lập Nga, điều có cũng không thể làm được »...
◉CNBC: Giám đốc cơ quan FBI báo cáo (2013) ông Trump ở lại Mosow 46 giờ nhưng phía ông Trump phủ nhận, ông ta nói không ở lại Moscow mà về Mỹ ngay... ◉BBC News: Trump đã bị camera quay lén khi đang ở cùng với một nhóm gái bán dâm tại phòng ngủ Tổng thống ở khách sạn Ritz-Carlton, Moscow (2013). Nội dung của một cuốn băng có thể được dùng để Nga uy hiếp Trump . ◉The Guardian: Vladimir Putin đã đích thân ủy quyền cho cơ quan gián điệp bí mật hoạt động để hỗ trợ Donald Trump trong cuộc bầu cử tổng thống Hoa Kỳ năm 2016 - Carnegie Moscow: Mối quan hệ Mỹ-Nga trong suốt lịch sử, logic rất đơn giản: Đảng Cộng hòa tốt cho Điện Kremlin - Đảng Dân chủ thì không...
Khi xua quân xâm lăng Ukraine, ai cũng biết Putin đã ném đất nước và dân tộc Nga vào một canh bạc khổng lồ chỉ vì “thấu cáy” Tây phương. Giờ đây, sau 6 tháng quần thảo trên chiến trường, Putin đang phải đối phó với một vấn nạn cực kỳ to lớn cho vận mệnh nước Nga tương lai, đó là Nga có thể thua trong trận chiến này...
Tờ “The Economist” tháng chín với tấm hình bìa tượng nữ thần tự do xoạc cẳng giữa hai cực đã không khỏi khiến nhiều người giật mình đặt câu hỏi “Liệu bà còn giữ được thăng bằng bao lâu nữa?” Tờ báo cũng đã thay chữ “The United States of America” bằng hàng chữ “The disunited State of America” phản ảnh tình hình chính trị phân cực, chia rẽ trong chính quyền và người dân Hoa Kỳ. 50 tiểu bang của Hợp Chủng Quốc Hoa Kỳ từng là mô hình kiểu mẫu của nền dân chủ đã trở thành món ăn hàng ngày của đảng phái. Thay vì giải quyết các vấn đề địa phương, các chính trị gia tiểu bang đang chiến đấu trong một cuộc chiến văn hóa quốc gia về các vấn đề từ phá thai, quyền sở hữu súng, quyền đi bầu, cho tới vấn đề của người chuyển giới trong thể thao.
Nếu chưa đọc hồi ký Lời Ai Điếu thì e khó mà biết được nỗi niềm mà Nguyên Ngọc (N.N) đã tâm sự với tác giả Lê Phú Khải về cuộc cách vô sản ở VN: “Chúng ta sai từ thời đại hội Tours”!
Hàng ngũ lãnh đạo Đảng Cộng sản Việt Nam (CSVN) đã bị biến chất khi đánh đồng “bảo vệ Tổ quốc” với “bảo vệ Chủ nghĩa Cộng sản Mác-Lênin”. Bằng chứng này đã xuất hiện nhan nhản trên các cơ quan báo chí chính thống của đảng từ giữa năm 2022...
Duyên khởi cho bài viết này là từ một bản tin BBC News có nhan đề “Thiền định chánh niệm có thể khiến con người xấu tính đi?”--- và từ một số cuộc nghiên cứu khác đã giúp chúng ta có cái nhìn đa diện hơn về Thiền chánh niệm, một pháp môn nhà Phật đang thịnh hành khắp thế giới. Trong khi Thiền chánh niệm (Mindfulness meditation) lợi ích nhiều vô tận, vẫn có một số bất lợi sinh khởi. Có phải là vì thế gian chưa làm cho phù hợp? Do vậy, người viết đã tìm đọc nhiều hơn, để nhìn lại vấn đề theo nhiều khía cạnh. Và rồi dò theo con đường xưa, Đức Phật đã dạy thiền như thế nào? Kinh điển rất mực mênh mông, bài viết này chỉ là tổng hợp một phần nhỏ, chủ yếu là trích dẫn những lời dạy thực dụng của Đức Phật. Đối với các sai sót có thể có, người viết xin được sám hối.
✱ SCMP-HK: Các công ty bất động sản Trung Quốc chấp nhận dưa hấu, tỏi, đào coi như một phần thanh toán... ✱ SinoInsider: Phần nổi của tảng băng chìm về những rủi ro tài chính và hệ thống nghiêm trọng đối với các ngân hàng vừa và nhỏ ở Trung Quốc. ✱ Asia Markets: Tầng lớp trung lưu của Trung Quốc đang thể hiện một mức độ thách thức chưa từng có trong lịch sử hiện đại của đất nước - ngày càng trở nên hiếu chiến hơn -các cuộc biểu tình phản đối đã diễn ra vì họ không thể rút tiền trong ngân hàng ✱ Australia & NZ Banking Group Ltd: Nếu nhiều người mua nhà ngừng thanh toán, xu hướng lan rộng sẽ không chỉ đe dọa sức khỏe của hệ thống tài chính mà còn tạo ra các vấn đề xã hội trong bối cảnh kinh tế suy thoái hiện nay ✱ Times of India: Khi quốc gia đông dân nhất thế giới bán các căn hộ nhưng nhận về nông sản như tỏi và dưa hấu, bạn biết có điều gì đó không ổn... ✱ Al Jazeera: Nếu các ngân hàng Trung Quốc cuối cùng không thể nuốt trôi cú sốc này và các khoản nợ xấu của họ lại tăng...
Ba mươi năm sau khi Liên bang Xô Viết tan rã, việc xác định ngày cụ thể của sự sụp đổ vẫn là đề tài tranh luận của các sử gia. Trên mạng xã hội ngày nay, và trong các sách lịch sử từ 30 năm qua, ngày Liên Xô chính thức giải thể vẫn được ghi là 25, hoặc 26 tháng 12 năm 1991...
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.