Hydro: nguồn tích điện mới thay thế dầu – khí trong tương lai

LTS: Không phải vô cớ mà Thủ tướng Úc John Howard của nước chủ nhà hội nghị thượng đỉnh APEC trong năm này đã nêu vấn đề đổi mới khí hậu (từ khí thải) làm chủ đề chính. Cũng không phải để trình diễn mà từ thời điểm năm 2003, Tổng thống Hoa Kỳ George W. Bush đã ra quyết định đầu tư cho một nguồn tích điện mới là hydro, và những hãng xe hơi hàng đầu trái đất đã lao vào nghành này. Một tầm nhìn mới không chỉ là trong nghành tích điện…

Một nguồn tích điện mới, đó là hydro (hydrogen, H2). Hydro là 1 trong loại khí có nhiệt cháy tối đa trong toàn bộ những loại nhiên liệu trong thiên nhiên, đã được sử dụng làm nhiên liệu phóng những tàu dải ngân hà. Đặc điểm cần thiết của hydro là trong phân tử không chứa bất kể nguyên tố hóa học nào khác, như cacbon (C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên tác phẩm cháy của chúng chỉ là nước (H₂O), được gọi là nhiên liệu tinh khiết lý tưởng.

Hydro – nguồn tích điện vô tận và thân thiện với môi trường thiên nhiên

Hydro là nguồn nhiên liệu tin tưởng, không thể gây bất kể sự cố môi trường thiên nhiên nào cho con người, không như nguồn tích điện hạt nhân từng gây nhiều vụ rò rỉ phóng xạ như đã xảy ra trong nhiều năm gần đây.

Xe Honda FCX (2006) dùng pin nhiên liệu hydro (Hình ảnh: Automobilemag)

Như vụ rò rỉ phóng xạ ngày 28-3-1979 ở Nhà máy The Three-Mile Island (bang Pennsylvania, Mỹ); vụ tai ương nổ lò phản ứng hạt nhân ngày 26-4-1976 ở Nhà máy Chernobyl (Ukraine, Liên Xô trước đây); sự cố ngày 30-9-1999 làm 119 người bị nhiễm phóng xạ tận nơi máy tái chế nhiên liệu phóng xạ Tokaimura (tỉnh Ibakari, Nhật); vụ vỡ đường ống nước và hơi nóng ngày 9-8-2004 tận nơi máy điện hạt nhân Mihama (tỉnh Fukui, Nhật) làm năm công nhân thiệt mạng.

Cũng tận nơi máy này năm 2006 lại xảy ra một vụ cháy nữa. Gần đây nhất, sau trận động đất Chuetsu 6,8 độ Richter ngày 16-7-2007, một vụ rò rỉ được tiến công Giá là rất nghiêm trọng đã xảy ra tận nơi máy điện hạt nhân lớn nhất trái đất Kashiwazaki Kariwa (tỉnh Niigata, Nhật).

Pin nhiên liệu hydro (Hình ảnh: TTO)

Khoảng 400 thùng chất thải hạt nhân bị đổ vỡ, một vài lượng chất lỏng chứa phóng xạ chảy ra biển, buộc nhà máy phải tạm dừng sinh hoạt ngưng sinh hoạt ít nhất 1 năm để Cơ quan tích điện nguyên tử quốc tế (IAEA) kiểm tra. Hình như, nhiều vấn đề nghiêm trọng khác về chất thải hạt nhân, vấn đề thất thoát nguyên vật liệu hạt nhân vào tay những phần tử khủng bố, vấn đề xích míc giữa độc quyền technology hạt nhân trong tay một vài nước và chủ trương phá vỡ thế độc quyền đó.

Hydro – nguồn tích điện vô tận

Hydro được tạo ra từ nước và tích điện mặt trời, vì vậy hydro nhận được còn gọi hydro nhờ tích điện mặt trời (solar hydrogen). Nước và tia nắng mặt trời có vô tận và khắp nơi trên hành tinh. tích điện mặt trời được thiên nhiên ban cho hào phóng và vĩnh hằng, khoảng 3×1024 J/ngày, tức khoảng 104 lần tích điện toàn trái đất tiêu thụ hằng năm. Vì vậy, hydro nhờ tích điện mặt trời là nguồn nhiên liệu vô tận, sử dụng từ thế kỷ này qua thế kỷ khác đảm bảo an ninh tin tưởng tích điện cho loài người mà không ngại hết tinh khiết, không thể có khủng hoảng tích điện và đảm bảo an ninh độc lập về tích điện cho từng nước nhà, không một nước nhà nào độc quyền chiếm hữu hoặc tranh giành nguồn tích điện hydro như từng xảy ra với tích điện hóa thạch.

Để nhận được hydro nhờ tích điện mặt trời có hai phương pháp tạo ra tại đây: phương pháp điện phân nước (water electrolysis) nhờ tích điện điện mặt trời trải qua những pin mặt trời (solar cell) và phương pháp quang điện hóa phân rã nước (photoelectrochemical water splitting) nhờ tích điện bức xạ của tia nắng mặt trời với sự sinh ra chất xúc tác quang. Cả hai phương pháp, phản ứng đều xảy ra như sau:

H₂O -> H₂ + 1/2O₂

từ thời điểm năm 1960, Công ty General Electric đã tạo ra khối hệ thống hỗ trợ điện bằng pin nhiên liệu hydro cho tàu Apollo của NASA, sau đó sử dụng cho tàu Apollo-Soyuz, Skylab và những tàu con thoi (Space Shuttle). thời nay, điện năng trong số tàu con thoi và trạm nghiên cứu và phân tích vớt không khí của NASA đều được những pin nhiên liệu hỗ trợ, vì trên tàu không khí, hydro và oxy được mang theo sẵn. tuy vậy điều lý thú là bạn dạng thân pin nhiên liệu không chỉ là hỗ trợ điện mà còn hỗ trợ nước uống siêu tinh khiết cho những phi hành gia, vì nước là chất thải của pin nhiên liệu hydro.

Hydro thay xăng dầu cho những phương tiện giao thông, vận tải

Hiện đã có nhiều mẫu xe chạy bằng hydro (hydrogen car) và xe phối hợp giữa động cơ đốt trong bằng hydro và động cơ điện mang tên thường gọi xe ghép lai (hybrid car) được gọi chung là loại xe trọn vẹn không tồn tại khói xả (Zero Emission Vehicle – ZEV) của những hãng ôtô nổi tiếng như Honda, Ford, Mercedes Benz… trưng bày tung ra trong số cuộc triển lãm quốc tế về ôtô.

Nhật tuyên bố ngay trong năm 2008 những mới xe không tồn tại khói xả ZEV sẽ xây dựng và hoạt động với tên Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid, Honda Insigh. Tính đến tháng 4-2007, ở Mỹ đã có 200 chiếc ôtô và xe buýt chạy bằng hydro sinh hoạt. Gần đây, một cuộc hành trình thử nghiệm xuyên châu Úc trong một ngày đường khoảng 4.000km bằng ôtô dùng nhiên liệu hydro cho thấy ôtô trọn vẹn có thể chạy tin tưởng đến mọi nơi mà không cần xăng và trọn vẹn không xả khí ô nhiễm và độc hại gây ô nhiễm môi trường thiên nhiên.

Hydro thay xăng dầu tạo ra điện năng

Bloc pin nhiên liệu hydro lắp trên ôtô (Hình ảnh: TTO)

Hydro được sử dụng để tạo ra điện thay nhiên liệu hóa thạch, triển khai trong số pin nhiên liệu (fuel cell). Pin nhiên liệu sinh hoạt theo nguyên tắc ngược với quy trình tạo ra hydro, nghĩa là nếu với nguyên vật liệu là nước, khi được hỗ trợ một tích điện cần thiết sẽ xảy ra quy trình tạo ra hydro và oxy, thì trái lại, nếu cho hydro và oxy phối hợp lại trong điều khiếu nại nhất định sẽ nhận được nước và một tích điện tương ứng, đó là điện năng.

Pin nhiên liệu là 1 trong hệ mở, khi hydro và oxy được cấp vào tiếp tục thì nước và điện sẽ sinh ra tiếp tục với cường độ không đổi, kéo dãn dài bao lâu cũng rất được tùy theo sự hỗ trợ hydro và oxy vào hệ. Nhờ đó, pin nhiên liệu đóng vai trò như một máy tạo ra điện thực thụ với nguyên vật liệu đầu vào là hydro và oxy không khí, chất thải ra chỉ là nước.

sẽ không còn cần máy phát điện, không mong muốn những tuôcbin đồ sộ, không tồn tại cả những tổ chức cơ cấu sinh hoạt, không tồn tại tiếng ồn, không khói xả. Điện từ những pin nhiên liệu hydro trọn vẹn có thể tạo ra mọi nơi, mọi công suất từ vài watt Tính đến hàng nghìn kilowatt hoặc hàng nghìn megawatt cho mọi yêu cầu, từ những vùng sâu, vùng xa, hoặc trạm điện, những cao ốc Tính đến những đô thị, mà không cần đến những nhà máy điện đồ sộ cùng nguồn điện lưới từ trung tâm hỗ trợ phân phối điện và nước nhà. Người tiêu thụ trọn vẹn có thể tự tạo ra điện. tạo ra điện bằng pin nhiên liệu hydro sẽ phá thế độc quyền trong tạo ra và phân phối điện.

Nền tài chính hydro sẽ thay thế nền tài chính hóa thạch: cuộc cách mạng về tích điện đang được hiện thực hóa

Hydro và pin nhiên liệu là chìa khóa giải quyết và xử lý vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển và sự biến đổi khí hậu toàn thị trường quốc tế – mối lo của toàn trái đất hiện nay khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Một nền tài chính hydro sẽ sinh ra như đã sinh ra nền tài chính dầu – khí, sẽ buộc phải đổi mới tận gốc những hạ tầng cơ sở của nền tài chính hóa thạch cùng những sinh hoạt của con người. Phương thức tạo ra nguồn tích điện mới không thể là tìm kiếm, thăm dò, khai quật; phương thức tồn chứa, vận chuyển, vừa lòng yêu cầu hydro cho những yêu cầu tiêu thụ sẽ buộc phải cấu trúc, thi công hạ tầng cơ sở mới. Động cơ sẽ được tạo ra theo nguyên tắc mới thích hợp nguồn tích điện hydro, tất nhiên sẽ khác hoàn toàn những động cơ xăng, dầu.

những tiêu chuẩn chỉnh kỹ thuật, những qui định tin tưởng, luật lệ pháp luật khi sử dụng nguồn tích điện mới sẽ phải thi công lại. Công tác giáo dục, đào tạo, nghiên cứu và phân tích vớt khoa học đáp ứng nền tài chính hydro sẽ yên cầu phải có những nội dung mới, cơ sở vật chất mới, trọn vẹn khác so với nền tài chính hóa thạch hiện nay. Những vấn đề về môi trường thiên nhiên ô nhiễm do sử dụng tích điện hydro gây ra sẽ không còn thể là đề tài nghiên cứu và phân tích vớt tiêu hao tiền của và sức lao động của những nhà khoa học, không thể là đầu đề của những hội nghị quốc tế triền miên về biến đổi khí hậu toàn thị trường quốc tế như khi sử dụng tích điện hóa thạch.

toàn bộ những sự đổi mới đó cho thấy đây thật sự là 1 trong cuộc cách mạng thâm thúy trong tiến trình cải tiến và phát triển của xã hội loài người, và đã được tiến công Giá có ý nghĩa to lớn như cuộc cách mạng công nghiệp trước đây, khi sáng tạo đầu máy hơi nước với việc sử dụng nhiên liệu than đá.

thời nay, nền tài chính hydro đang trở thành một xu thế không thể đảo ngược trên trái đất. Ở Mỹ, năm 2003 Tổng thống G. Bush đã báo cáo một chương trình được gọi là “sáng sủa kiến nhiên liệu hydro” (Hydrogen Fuel Initiative) với ra quyết định dành 1,2 tỉ USD cho nghiên cứu và phân tích vớt và cải tiến và phát triển nhằm mục tiêu tiềm năng đến năm 2020 ôtô chạy bằng pin nhiên liệu hydro phải triển khai dịch vụ kinh doanh thương mại hóa thành công vào thực tiễn. Nền tài chính hydro nhờ tích điện mặt trời không thể là phát minh mơ hồ hoặc chỉ là viễn tưởng khoa học, tài năng hiện thực hóa nền tài chính hydro chỉ khoảng 25-35 năm nữa thôi! Như Tổng thống Mỹ G. Bush hy vọng “chiếc ôtô thứ nhất trong đời của những trẻ mới sinh thời điểm ngày hôm nay ngồi cầm lái sẽ là xe hydro dòng ZEV”.

TS. TRẦN MẠNH TRUNG

Học Đường 24h CỘNG ĐỒNG VÀ CHIA SẺ ĐÁNH GIÁ, bạn là người yêu thích nội dung bài viết này. Hãy tặng cho chúng tôi xin 1 lượt Like, Share nhé. Xin cảm ơn Học Đường 24h là website nói về quá trình hình thành và có được. Những học thức, kiến thức và nhận thức của tuổi trẻ để theo đuổi ước mơ của riêng mình. zalo chính thức.