Công nghệ Hóa học - Hydro: Nhiên liệu trong mơ của những nhà bảo vệ môi trường hiện nay

Nội dung text: Công nghệ Hóa học - Hydro: Nhiên liệu trong mơ của những nhà bảo vệ môi trường hiện nay

1. Hydro: Nhiên liệu trong mơ của những nhà bảo vệ môi trường hiện nay
2. GS Trần Mạnh Trí, Trung tâm Công nghệ Hóa học và Môi trường (ECHEMTECH) nhận định, thế kỷ 21 là thế kỷ mở đầu của thời đại kinh tế dựa vào hyđrô nhờ năng lượng mặt trời. Theo GS Trần Mạnh Trí, Hyđrô là nguồn nhiên liệu an toàn tuyệt đối cho con người, là mặt ưu thế tuyệt đối so với nguồn năng lượng hạt nhân. Nguồn nguyên liệu để sản xuất hyđrô là nước, nguồn năng lượng để sản xuất hyđrô là bức xạ của ánh nắng mặt trời. Như vậy, để sản xuất hyđrô, chỉ cần có nước vàánh nắng mặt trời . Quá trình hóa học xảy ra thật đơn giản: một phân tử nước (H2O) có
3. thể phân rã thành một phân tử hyđrô (H2) và 0,5 phân tử ôxy (O2) với điều kiện phải cung cấp năng lượng, đó chính là năng lượng bức xạ của ánh nắng mặt trời. Nước có vô tận và khắp nơi trên hành tinh, ánh nắng mặt trời được thiên nhiên ban cho hào phóng và vĩnh hằng, mỗi ngày cung cấp cho trái đất một năng lượng khoảng 3×1024 J, tức khoảng 104 lần năng lượng toàn thế giới tiêu thụ hàng năm hiện nay. Vì vậy, hyđrô là nguồn nhiên liệu vô tận, sử dụng từ thế kỷ này qua thế kỷ khác mà không sợ cạn kiệt, không thể có khủng hoảng năng lượng và không một quốc gia nào độc quyền sở hữu hoặc tranh
4. giành nguồn năng lượng hyđrô như đã từng xảy ra với năng lượng hóa thạch. Hyđrô được sử dụng như một nhiên liệu khí trong các động cơ đốt trong, tạo ra các phương tiện giao thông, vận tải “hoàn toàn không có khí xả” (Zero Emission Vehicle – ZEV). Hiện nay đã xuất hiện trong nhiều cuộc triển lãm quốc tế về xe ô tô nhiều mẫu xe ZEV chạy bằng nhiên liệu hyđrô hoặc xe ghép giữa động cơ đốt trong chạy bằng hyđrô và động cơ điện được cung cấp điện từ các pin tái nạp điện, được gọi xe ghép lai (hybrid car). Hyđrô còn được sử dụng để sản xuất điện, thực hiện trong các pin
5. nhiên liệu . Pin nhiên liệu hoạt động theo nguyên lý ngược với quá trình sản xuất hyđrô, nghĩa là nếu với nguyên liệu là nước, khi được cung cấp một năng lượng cần thiết sẽ xảy ra quá trình tạo ra hyđrô và ôxy, thì ngược lại, nếu cho hyđrô và ôxy kết hợp lại trong điều kiện nhất định sẽ thu được nước và một năng lượng tương ứng, đó là điện năng. Pin nhiên liệu là một hệ mở, khi hyđrô và ôxy được cấp vào liên tục thì nước và điện sẽ sinh ra liên tục với cường độ không đổi, kéo dài bao lâu cũng được tuỳ theo sự cung cấp hyđrô và ôxy vào hệ. Điều này đã làm cho pin nhiên liệu đóng vai trò như một nhà máy sản
6. xuất điện thực thụ với nguyên liệu đầu vào là hyđrô và ôxy không khí, chất thải ra chỉ là nước. Sản xuất điện bằng pin nhiên liệu hyđrô sẽ không cần máy phát điện, không cần những tuốc bin đồ sộ, không có cả những cơ cấu chuyển động, không dầu nhớt bôi trơn, không có tiếng ồn, không khói xả . Điện từ các pin nhiên liệu hyđrô có thể sản xuất mọi nơi, mọi công suất từ vài watt cho đến hàng trăm kilowatt hoặc hàng trăm megawatt cho mọi nhu cầu. Vì vậy, rất thích hợp để xây dựng các trạm phát điện cho các vùng sâu, vùng xa, hoặc trạm điện độc lập tự cung cấp cho các thành phố, các cao ốc mà
7. không cần đến nguồn điện lưới từ trung tâm cung cấp phân phối điện quốc gia. Người tiêu thụ cũng có thể là người tự sản xuất được điện mà không cần những nhà máy điện đồ sộ, công suất lớn như các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Sản xuất điện bằng pin nhiên liệu hyđrô đã phá thế độc quyền cũng như phá chế độ tập trung trong việc sản xuất và phân phối điện do nền kinh tế hóa thạch đã tạo ra. Điện bằng pin nhiên liệu hyđrô được sử dụng cung cấp trực tiếp cho động cơ điện của mọi phương tiện giao thông vận tải, từ xe con, xe ca, xe bus, xe tải đến máy bay,
8. tàu hỏa, tàu thủy, tạo ra một thế hệ phương tiện giao thông hoàn toàn không có khí xả. Rất nhiều mẫu xe chạy bằng pin nhiên liệu hyđrô đã ra đời từ năm 1990 đến nay được trưng bày giới thiệu trong các hội chợ quốc tế và đang được hoàn thiện về tính năng và giá cả để có thể thương mại hóa ngay từ năm 2008 như công bố của các nhiều hãng như Honda, Toyota, Mercedes-Benz, Ford, General Motor, Daimler Chrysler, Sự xuất hiện nền kinh tế hyđrô trong đời sống loài người buộc phải có sự thay đổi tận gốc những hạ tầng cơ sở của nền kinh tế hóa thạch và các hoạt động của con
9. người. Phương thức sản xuất nguồn năng lượng mới không còn là tìm kiếm, thăm dò, khai thác như tài nguyên hóa thạch vì ở đâu có nước và ánh nắng mặt trời, ở đó đều có thể sản xuất ra hyđrô để tạo ra nguồn năng lượng cho mọi nhu cầu. Phương thức tồn chứa, vận chuyển, cung ứng hyđrô cho các nhu cầu tiêu thụ, nghĩa là hạ tầng cơ sở đã tồn tại hàng thế kỷ của nền kinh tế hoá thạch sẽ không còn thích hợp, buộc phải cấu trúc xây dựng mới, phá bỏ hạ tầng cơ sở cũ. Các phương tiện giao thông, vận tải phải được thay thế bằng động cơ chế tạo theo nguyên lý mới phù
10. hợp nguồn năng lượng hyđrô, tất nhiên sẽ khác hẳn các động cơ xăng, dầu. Các tiêu chuẩn kỹ thuật, các quy định an toàn, luật lệ pháp lý khi sử dụng nguồn năng lượng mới sẽ phải xây dựng lại; việc giáo dục, đào tạo, nghiên cứu khoa học phục vụ cho nền kinh tế hyđrô hoàn thiện và phát triển sẽ phải có những nội dung mới, cơ sở vật chất mới, hoàn toàn khác so với nền kinh tế hóa thạch hiện nay. Những vấn đề về môi trường ô nhiễm do sử dụng năng lượng hyđrô gây ra sẽ không còn là đề tài nghiên cứu tiêu hao tiền của và sức lao động của các nhà khoa học, không còn là đầu đề của các hội
11. nghị quốc tế triền miên về biến đổi khí hậu toàn cầu như khi sử dụng năng lượng hóa thạch. Đây thực sự là một cuộc cách mạng sâu sắc trong tiến trình phát triển của xã hội loài người và được đánh giá có ý nghĩa như cuộc cách mạng công nghiệp trước đây, khi phát minh ra đầu máy hơi nước với việc sử dụng nhiên liệu than đá.