4 Cách Thu Giữ Hydrogen Từ Năng Lượng Tái Tạo

Có thể bạn quan tâm

Tin Khoa học Công nghệ quốc tế

4 cách thu giữ hydrogen từ năng lượng tái tạo

04/01/2022 | 0 Nền kinh tế hydro, xã hội hydro, pin nhiên liệu hydro… Trong vài năm qua, nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn đã trở thành một từ thông dụng trên toàn thế giới. Điều này là do chất này có tiềm năng giải quyết cả hai thách thức lớn toàn cầu để dẫn tới việc đạt được phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Đầu tiên, hydro có thể giúp giải quyết việc kéo dài của vấn đề gián đoạn. Các nguồn năng lượng tái tạo không thể cung cấp nguồn cung ứng năng lượng ổn định vì gió không phải luôn thổi và mặt trời không phải lúc nào cũng chiếu sáng. Bằng cách chuyển đổi năng lượng dư thừa vào những ngày có gió hoặc có nắng thành hydro, loại khí hoạt động như nguồn năng lượng dự trữ trung gian, chúng ta có thể sử dụng lại khi nguồn cung cấp năng lượng từ các nguồn tái tạo thấp hoặc nhu cầu sử dụng năng lượng cao hơn mức bình thường. Thứ hai, hydro có thể giúp khử các-bon ở các khu vực nơi mà chỉ điện khí hóa là không đủ. Những ví dụ điển hình là sưởi ấm trong nhà và các quá trình công nghiệp nặng như sản xuất thép và xi măng, các quá trình này tiêu tốn nhiều năng lượng và phát thải nhiều. Một thách thức khi sử dụng hydro trong giải quyết biến đổi khí hậu là nguồn năng lượng dự trữ trung gian tuyệt với này bản thân nó rất khó lưu giữ. Sau đây là 4 giải pháp lưu trữ hydro được đưa ra có thể giúp lật ngược tình thế: 1. Lưu trữ địa chất (Geological storage) Dự án lưu trữ năng lượng tái tạo lớn nhất thế giới mang tên Lưu trữ năng lượng sạch tiên tiến vừa được công bố và sẽ được thực hiện ở Utah, Mỹ. Dự án này sẽ trình diễn các công nghệ quan trọng cho lưới điện khử các-bon trong tương lai. Là một phần của Dự án, hydro được sản xuất từ năng lượng tái tạo dư thừa sẽ được lưu trữ trong hàng loạt các mỏ muối dưới lòng đất. Mỗi một mỏ muối sẽ có đủ hydrogen có thể tái tạo để cung cấp 150.000MWh năng lượng sạch được lưu trữ. Hệ thống nhà máy điện Mitsubishi Hitachi sẽ cung cấp công nghệ chuyển đổi điện tái tạo dư thừa thành khí hydro ‘sạch’. Lưu trữ khí trong các mỏ muối là một công nghệ đã hình thành, cho phép dễ dàng chuyển giao kiến thức. Các lựa chọn khác cho lưu trữ địa chất cũng bao gồm các mỏ dầu, khí đốt đã khai thác hết và các tầng chứa nước. 2. Nén khí hydro (Compressed Hydrogen) Giống như bất kỳ các loại khí, hydro có thể được nén và lưu trữ trong các bình chứa, sau đó được sử dụng khi cần. Tuy nhiên, dung tích khí hydro lớn hơn nhiều so với các khí hydrocarbon khác. Ví dụ như hydro nặng gấp gần 4 lần khí tự nhiên. Do đó, khí hydro cần được nén lại cho các mục đích xử lý thực tế. Ví dụ các loại ô-tô chạy bằng pin nhiên liệu sẽ sử dụng khí hydro được nén và chứa trong các bình chứa lớn áp suất cao. Nếu một ứng dụng yêu cầu dung tích khí hydro giảm hơn nữa so với việc nén khí có thể đạt được thì hydro có thể được hóa lỏng. Hai công nghệ - nén và hóa lỏng – có thể được kết hợp. Hóa lỏng khí hydro hiện đang được sử dụng chính cho du hành vũ trụ. 3. Hóa lỏng hydro (Liquefied hydrogen) Tập đoàn MHI cùng với ngành công nghiệp vũ trụ nói chung đã sử dụng hydro hóa lỏng làm nhiên liệu cho tên lửa trong nhiều năm. Tuy nhiên, lưu trữ hydro hóa lỏng là rất phức tạp về mặt kỹ thuật và do đó theo thời gian nghiên cứu nó rất tốn kém. Khí hydro được làm lạnh ở nhiệt độ -253oC, không xa độ 0 tuyệt đối và được lưu trữ trong các thùng chứa cách nhiệt để duy trì nhiệt độ thấp và hạn chế thấp nhất sự bay hơi. Cho đến nay, sự phức tạp và giá thành của công nghệ này đã hạn chế việc sử dụng hydro hóa lỏng. Tuy nhiên, sự gia tăng các ứng dụng hydro dự kiến có thể tạo ra lợi thế về quy mô kinh tế để làm cho quá trình hóa lỏng khí hydro trở nên là một lựa chọn lưu trữ khả thi hơn. 4. Lưu trữ dựa vào vật liệu (Material-based storage) Một cách thay thế cho lưu trữ hydro bằng cách nén khí hoặc hóa lỏng là lưu trữ dựa vào vật liệu. Công nghệ này sử dụng các loại vật liệu khác nhau – ở thể rắn hoặc lỏng – có thể hấp thụ hoặc phản ứng với hydro để liên kết nó, dựa vào tính chất hóa học của từng loại hóa chất. Đại học California ở Berkeley, Mỹ, đang triển khai nghiên cứu để tạo ra một chất hấp thụ cho phép sử dụng bình chứa áp suất nhẹ, giá thành thấp để có thể sử dụng như trong các ô tô chạy bằng hydro thay thế cho các bình chứa lớn, nặng hiện đang được sử dụng. Amoniac là một loại vật liệu khác cung cấp một cách thức chuyển hóa hydro thành dạng nhiên liệu lỏng dễ dàng hơn sử dụng công nghệ hóa lỏng. Mật độ năng lượng của Amoniac theo thể tích gần gấp đôi so với hydro hóa lỏng, khiến nó có thể lưu trữ và vận chuyển dễ hơn nhiều. Lưu trữ bằng nhiên liệu sử dụng các hóa chất có thể liên kết hydro để xử lý dễ dàng hơn Nơi lưu trữ hydro tiếp theo sẽ ở đâu? Rõ ràng là việc giải phóng tiềm năng của hydro để đem lại những xã hội và nền kinh tế thực sự không phát thải các-bon sẽ phụ thuộc vào việc xác định cách thức lưu trữ các-bon phù hợp nhất cho mỗi ứng dụng. Và điều này không chỉ nằm ở khả năng của công nghệ vì bất kỳ cách tiếp cận nào cũng cần phải khả thi về mặt kinh tế. Tuy nhiên các nhà khoa học không dừng lại: năm ngoái, một nhóm các nhà khoa học quốc tế của Đại học Lancaster, Anh đã tìm ra một loại vật liệu mới, làm từ mangan hydro, có thể lưu trữ gấp 4 lần so với hydro có cùng dung tích khi sử dụng trong các công nghệ pin nhiên liệu hiện nay. Chất này cũng không yêu cầu làm nóng hay làm mát bên ngoài. Tuy trọng tâm nghiên cứu là ô tô sử dụng nhiên liệu hydro nhưng tác động của phát hiện này cuối cùng có thể tiến xa hơn trong việc hỗ trợ mở ra một thị trường đại chúng cho hydro.

Tổng hợp: Nguyễn Thị Kim Hảo.

Các tin liên quan

Những khám phá khoa học nổi bật nhờ AI năm 2024
Các phát kiến đổi mới về công nghệ thúc đẩy môi trường không khói thuốc
Dubai ra mắt dịch vụ giao hàng bằng UAV đầu tiên
Mối liên hệ giữa bệnh Alzheimer và virus herpes
Bột kỳ diệu thu giữ CO2 từ không khí

Thông báo

Nghiệm thu đề tài nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Bộ
Thông báo kết quả Tuyển chọn nhiệm vụ KHCN: Nghiên cứu cơ sở khoa học thành lập bản đồ đặc điểm tự nhiên và tài nguyên vùng bờ phục vụ quản lý tổng hợp tài nguyên và môi trường biển
Thông báo kết quả Tuyển chọn nhiệm vụ KHCN: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị lấy mẫu vi nhựa đa tầng trong nước biển
Thông báo kết quả Tuyển chọn nhiệm vụ KHCN: Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ đo lưu lượng nước tự động tại các trạm thủy văn vùng sông ảnh hưởng triều
Thông báo về kết quả tuyển chọn nhiệm vụ khoa học công nghệ mở mới 2025 lĩnh vực Đo đạc và Bản đồ mã số: TNMT.2025.06.01

Xem thêm Thư viện hình ảnh 20 nam Vu KHCN