Năng lượng của tương lai: Hydrogen và Pin nhiên liệu Hydro

Trong bối cảnh thế giới đang không ngừng nỗ lực giảm thiểu lượng khí thải CO2 thì các nguồn năng lượng xanh, tái tạo được xem là giải pháp thay thế hiệu quả. Một trong những “ứng cử viên sáng giá” của giải pháp này là nguồn năng lượng Hydrogen và PIN nhiên liệu Hydro – đây là nguồn năng lượng sạch giàu tiềm năng trong tương lai.

1. Năng lượng Hydrogen

Hydro (hydrogen – H2) là nguyên tố có khối lượng nhẹ nhất và rất phong phú trong vũ trụ. Hydro ở khắp xung quanh chúng ta dưới dạng hợp chất mà H2O là phổ biến nhất. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), trong thời gian tới, hydro sẽ là nguồn năng lượng sạch, an toàn và được nhiều quốc gia sử dụng. Ở châu Á, Nhật Bản là quốc gia đi đầu trong nghiên cứu, ứng dụng và phát triển, hướng đến phát triển nền kinh tế hydro.

1.1. Phương pháp thu năng lượng Hydrogen

Năng lượng Hydrogen là nguồn năng lượng thứ cấp và nó không có sẵn để khai thác trực tiếp mà cần được tạo ra từ một nguồn sơ cấp ban đầu như các hợp chất hydrocacbon khác hoặc nước.

• Phương pháp điện phân nước là phương pháp sử dụng điện để tách nước thành khí oxy và hydro.
• Phương pháp điện hóa phân rã nước nhờ năng lượng bức xạ của ánh nắng mặt trời với sự có mặt của chất xúc tác quang.
• Điện hóa nhiệt hóa các loại nhiên liệu hydrocarbon như dầu, metan, khí tự nhiên, than khí hóa, nhiên liệu sinh học, sinh khối khí hóa, v.v...

Sau khi tạo ra, hydro có thể được lưu trữ lại và dùng trong việc sản xuất điện khi cần. Việc sản xuất này được thực hiện nhờ tấm pin nhiên liệu, tấm pin nhiên liệu sẽ tạo ra điện năng bằng việc kích thích phản ứng hóa học giữa oxy và hydro.

1.2. Ưu điểm của năng lượng Hydrogen

- Có thể thấy, năng lượng Hydro là nguồn năng lượng vô tận, có thể tái sinh và đặc biệt đây là nguồn năng lượng xanh không gây phát ra khí thải gây hiệu ứng nhà kính nên thân thiện với môi trường.

- Không như nguồn năng lượng hạt nhân gây rò rỉ phóng xạ, năng lượng hydrogen được xem là nguồn nhiên liệu an toàn, không thể gây bất cứ sự cố nào cho con người và môi trường.

1.3. Nhược điểm của năng lượng Hydrogen

Bên cạnh những ưu điểm thì công nghệ hydro cũng gặp một số thách thức như việc: lưu trữ còn bị hạn chế về công suất, việc vận chuyển gặp nhiều khó khăn và chi phí để sản xuất hydro từ quá trình điện phân đắt đỏ.

2. PIN nhiên liệu Hydro

PIN nhiên liệu hydro là loại pin không có khả năng tích điện, tế bào nhiên liệu hoạt động liên tục khi nguồn nhiên liệu là hydro và oxy được đưa từ bên ngoài vào. Pin nhiên liệu là một động cơ sản sinh ra điện và nước thông qua việc tiêu thụ hydro, pin có cấu tạo gồm 3 lớp:

• Lớp điện cực nhiên liệu – anot (cực dương).
• Lớp điện giải dẫn proton màng.
• Lớp điện cực khí oxy (cực âm).

2.1. Ưu điểm của PIN nhiên liệu Hydro

- Chỉ thải nước ra môi trường nên không gây ô nhiễm môi trường.

- Hiệu suất cao hơn pin bình thường do pin có thể sản sinh ra điện liên tục mà không phải trải qua quá trình sạc xả như các loại pin bình thường. Trên lý thuyết, khi còn nguyên liệu là pin có thể chạy mãi.

- Phạm vi hoạt động lớn, lên đến 500km.

- Chỉ mất 3 – 5 phút là có thể bơm nhiên liệu. Vì chỉ sử dụng động cơ điện nên không cần bộ truyền lực phức tạp.

- Vận hành yên tĩnh: So với các nguyên liệu khác, xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro vận hành tĩnh, không gây tiếng ồn như các động cơ đốt trong.

2.2. Nhược điểm của PIN nhiên liệu Hydro

Đối với xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro có giá thành cao và hiện nay các trạm sạc điện còn hạn chế, chưa có mặt phổ biến để đáp ứng nhu cầu của người dùng ở mọi nơi. Hơn nữa, công nghệ xe chưa phổ biến và chưa thật sự thu hút người dùng.

Tóm lại, trong bối cảnh biến thế giới đang đối mặt với những diễn biến phức tạp của khí hậu, việc tìm kiếm nguồn năng lượng mới để thay thế năng lượng hóa thạch, giảm bớt phát thải khí nhà kính luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học và nhiều quốc gia trên thế giới. Với những ưu thế vượt trội, năng lượng hydrogen và PIN nhiên liệu Hydro được xem là giải pháp thay thế tối ưu và trong tương lai bên cạnh các các nguồn năng lượng tái tạo khác.

Vừa rồi moitruonghopnhat.com đã chia sẻ một số thông tin về nguồn năng lượng của tương lai: năng lượng hydrogen và PIN nhiên liệu Hydro. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết, mọi câu hỏi hoặc thông tin góp ý bạn có thể để lại bình luận bên dưới, Hợp Nhất sẵn sàng hỗ trợ bạn.