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
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Năng Lượng Hydrogen Năng Lượng Hydrogen TS Mai Thanh Truyết , Kiều bào MỹBước 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 nănglượng trong tương lai. Đây là một tiềm năng để cho tất cả những nghiêncứu hiện tại chú tâm vào như khả năng truy tìm nguồn nguyên liệu thay thếxăng dầu trong vận chuyển như hơi đốt, rượu ethanol, điện, hydrogen, haymột hay nhiều hổn hợp của các loại năng lượng vừa kể trên.Vào ngày 08/01/2007, Công ty H2Gen Innovations, Inc. công bố là đã hoàntất việc chuyển giao hệ thống sản xuất HGM 2000 Hydrogen đến CtyChevron 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 xebuýt chạy bằng nhiên liệu hydrogen ở phi trường Orlando. Đây là mộtchương trình tài trợ bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Florida. Máy HGM2000 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 ngàytrong phi trường.Trong buổi lễ chuyển giao. Tổng Giám Đốc của H2Gen tuyên bố: “Đây làmột bước quan trọng cho chúng ta. Hệ thống HGM 2000 rất dễ di chuyển,dễ lấp đặt, cũng như vận hành trong việc chuyển tải nhiên liệu hydrogenvào xe”. Hệ thống nầy dựa theo nguyên tắc chuyển đổi khí thiên nhiên vànước thành hydrogen; do đó, sự an toàn tuyệt đối được bảo đảm trong khidi chuyển.Thành quả nầy cho thấy Hoa Kỳ và các quốc gia phát triển trên thế giới đãbắt đầu xử dụng hydrogen như là một nhiên liệu thay thế dầu. Và việcchuyển đổi nầy kích thích công nghệ xe hơi trong việc nghiên cứu để thíchứng với tình thế mới là dùng nhiên liệu thay thế như hydrogen. Đây cũng làmột bước ngoặc trong việc hạn chế khí thải CO2.Nguồn sản xuất hydrogenCác nguyên liệu và phương pháp sau đây hiện đang được nghiên cứu vàứng dụng để sản xuất hydrogen. Đó là khí đốt thiên nhiên, than đá, nguồnnăng lượng hạch nhân, phương pháp điện giải, năng lượng gió, năng lượngsinh 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 đượcthực hiện dễ dàng nhất, và không cần phải sản xuất một nguồn nguyên liệutrung gian khác. Lợi điểm thứ hai, là phương pháp nầy đưa đến một côngnghệ không phức tạp và có tỷ lệ hydrogen-carbon cao; do đó, hạn chế đượctối đa lượng khí carbonic phát thải vào không khí.Phương pháp nầy thích hợp với những quốc gia có nguồn dự trử khí đốt lớnnhư Liên Bang Nga, nhưng lại khó thích hợp cho Hoa Kỳ và Tây Âu, vìcần phải nhập cảng nguyên liệu khí đốt.Nguyên lý chuyển đổi từ khí đốt methane CH4 ra hydrogen gồm cácphương cách sau đây: 1- phản ứng chuyển hóa hơi methane và oxid hóatừng phần; 2- Hoặc kết hợp chung hai giai đoạn với nhau. Nhưng trên thựctế 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 dướinhững hóa chất xúc tác với nhau để tạo ra hydrogen như sau:CO + H2O (hơi) -> CO2 + H2CH4 + 2H2O (hơi) -> CO2 + 4H2Và sau cùng khi tinh chế lại, quy trình sản xuất sẽ cho ra hydrogen có độtinh khiết rất cao.Phương pháp chuyển đổi khí đốt ra hydrogen trong giai đoạn chuyển tiếphiện tại có thể là một giải pháp có hiệu quả kinh tế cao nhất vì nguồn vốnđầu 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 môlớn sẽ làm giảm giá thành. Đặc điểm thứ hai, là ở các hệ thống phân phối, ởcác điểm bán lẽ không cần nhân viên có trình độ cao để chuyển khíhydrogen 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 từ3.847 USD/Kg/ngày còn 2.000 USD/kg/ngày và giá hydrogen sẽ giảmxuống từ 3,51 còn 2,33 Mỹ kim/Kg. Phương pháp nầy có thể áp dụng vớiquy 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 quytrình tổng hợp hóa khí trong than (IGCC). Đây là một phương pháp sạchbiến 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 phátđiện dùng than sẽ giảm giá thành của hydrogen và phương pháp nầy cóhiệu 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 độvà áp xuất cao. Trong điều kiện trên, năng lượng được thành hình để có thểbiến thành điện năng và khí hydrogen theo như chuổi phản ứng vừa đan cửở phần trên.Thêm nữa, với phương pháp trên, sản lượng hydrogen có được rất cao, cókhả năng cung ứng nhiên liệu cho nhiều hệ thống phân phối trong một vùngrộng lớn. Vã lại, trữ lượng than đá của Hoa Kỳ còn đủ cung ứng cho nhucầu trong vòng 250 năm nữa; như vậy sẽ không có biến động về giá cả nhưviệc dùn ...