Nền kinh tế hydrogen: Con đường còn xa?

Nền kinh tế hydrogen: Con đường còn xa?Trong cuốn sách “Hòn đảo thần bí” (Paris, 1874), văn hào Jules Verne đã viết: “… một ngày nào đó nước sẽ được xử dụng như nguồn nhiên liệu, và hydrogen sẽ cung cấp một nguồn nhiệt và ánh sáng vô tận….”. Thật vậy, biến nước thành nguồn năng lượng thì còn gì bằng, và đó là giấc mơ bao đời của các nhà khoa học!Đốt H2 chỉ tạo ra nhiệt và nước; kết hợp H2 và O2 trong một pin nhiệt điện (fuel cell) tạo ra điện, nhiệt và nước. Nếu H2...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nền kinh tế hydrogen: Con đường còn xa? Nền kinh tế hydrogen: Con đường còn xa?Trong cuốn sách “Hòn đảo thần bí” (Paris, 1874), văn hàoJules Verne đã viết: “… một ngày nào đó nước sẽ được xửdụng như nguồn nhiên liệu, và hydrogen sẽ cung cấp mộtnguồn nhiệt và ánh sáng vô tận….”. Thật vậy, biến nướcthành nguồn năng lượng thì còn gì bằng, và đó là giấc mơbao đời của các nhà khoa học!Đốt H2 chỉ tạo ra nhiệt và nước; kết hợp H2 và O2 trongmột pin nhiệt điện (fuel cell) tạo ra điện, nhiệt và nước.Nếu H2 thay thế được xăng dầu, mọi vấn đề năng lượng vàmôi trường của trái đất cơ bản được giải quyết. Từ đó,người ta nhắc đến một nền “kinh tế hydrogen”!Thật ra, những mẫu xe hơi hydrogen đã có mặt từ thế kỷ19. Trong nhiều thập kỷ qua, cơ quan NASA của Mỹ đãchọn đốt H2 để phóng các phi thuyền, vệ tinh… vào khônggian. Tại vài thành phố, một số xe buýt chạy bằng H2 đãđược đưa vào đưa đón khách. Năm 2003, chính phủ Mỹđầu tư 1.3 tỉ đô la riêng cho một chương trình nghiên cứukhoa học về năng lượng H2; các nước Nhật, Liên minh Âuchâu… cũng đã đầu tư lớn vào nghiên cứu cơ bản về H2 vàkích thích hợp tác giữa các đại học với các hãng xe hơi.Cuối tháng 11/2007, hãng Honda thông báo vừa hoàn thànhkiểu xe “2008 Honda FCX Clarity” chạy bằng pin nhiệtđiện hydrogen, và dự tính sẽ sản xuất thử 100 chiếc xetrong ba năm tới. Như vây, câu hỏi được đặt ra là nănglượng hydrogen đang ở đâu?. Trở ngại chính là hydrogenkhông có sẵn như xăng dầu (fossil oil). Chất H2 không tồntại trên/trong trái đất, mà phải được sản xuất ra trước khiđưa vào xử dụng. H2 có thể được tách ra từ nước, xăngdầu, khí thiên nhiên, hay các hợp chất chứa nhiềuhydrogen…Điều khó là với kiến thức khoa học và kỹ thuật hiện nay,vẫn phải dùng nhiều năng lượng để sản xuất ra nó. Có nơisản xuất H2 từ xăng dầu ở một nơi hẻo lánh rồi chuyển đếnnơi xử dụng; có nơi sử dụng năng lượng hạt nhân để táchnước… Giải pháp nào cũng gặp những vấn đề nan giải, làmcho H2 không luôn là một nguồn năng lượng tái tạo, sạch,tôn trọng môi trường sống…Nhìn chung, việc sử dụng năng lương hydrogen đang gặpnhững vấn đề sau: sản xuất (như trên), tồn trữ (ở thể khí,dưới áp suất cao), chuyên chở, phân phối (cơ sở hạ tầng tốnkém và nguy hiểm), và sử dụng (chưa có pin nhiệt điệnthích ứng). Vì khó đi vào chi tiết của các yếu tố trên trongbài viết ngắn này, nên chỉ có thể nói rằng tất cả làm cho giánăng lương H2 quá đắt, hoàn toàn không kinh tế.Điểm chốt hiện nay là khó khăn trong việc đưa H2 vào xehơi hay các phương tiện giao thông. Hãng Honda khôngthông báo giá thành thật sự của xe mẫu FCX Clarity, songcác chuyên gia đã ước tính giá không dưới một triêu đô lacho mỗi xe. Các mẫu xe hydrogen của các hãng xe hơi khácđều không rẽ hơn. Thêm vào đó, xe chạy không an toàn khiphải mang bình chứa khí H2 dưới áp suất lớn.Một hướng nghiên cứu khoa học để giải quyết các khókhăn trên là đi tìm một cách {tồn trữ hydrogen bằng hoáhọc} (chemical hydrogen storage). Nói nôm na là tìm mộthợp chất hoá học có chứa H2, và chất này có thể tạo ra H2bằng một phản ứng hoá học đơn giản, và sau khi được tạora, H2 được chuyển trực tiếp vào pin nhiệt điện để tạo ranăng lượng. Hợp chất hoá học có thể ở thể lỏng hay thể rắn,phải có nồng độ H2 cao, dễ bảo quản, không nguy hiểm khitồn trữ trong xe, chuyên chở hay phân phối.Phản ứng hoá học tạo ra H2 là một phản ứng không cầnnhiều nhiệt, có thể với sự hỗ trợ của môt chất xúc tác khôngđắt tiền. Điểm không kém quan trọng là chất hoá học banđầu có thể được tái tạo bằng một qui trình sản xuất khôngquá phức tạp. Hiện nay, nhiều nhóm nghiên cứu đang tậptrung vào chất ammonia borane (BH3NH3) và những chấtthế mang liên kết B-N, để tìm hợp chất hoá học ban đầu.Một bài báo gần đây với tựa đề “Phải chăng chúng ta sắpchạy xe hơi bằng ammonia borane?” (“Will we soon befueling our automobiles with ammonia borane?”, của tácgiả T. B. Marder, trên tạp chí hoá học Angewandte Chemie,46, 8116 (2007)) phác hoạ một triển vọng trong hướngnghiên cứu này (ít ra các nhóm nghiên cứu đã thấy mộthướng đi…).Có lẽ tác giả trên hơi lạc quan, vì con đường dẫn đến mộtnền kinh tế hydrogen vẫn còn xa lắm. Nhưng cũng như mọiphát minh và phát kiến khoa học, khó ai nói trước đượcrằng ai, khi nào và ở đâu… sẽ tìm ra được một hợp chấthoá học thoả mãn được các yêu cầu ghi trên, và đươc sảnxuất với giá thật rẻ. Sẽ có một ngày điều tiên đoán củaJules Verne ít nhiều thành hiện thực, vì con người khôngthể tiếp tục phát triển với một nền kinh tế phụ thuộc hoàntoàn vào xăng dầu! ...