- Sơ lược về năng lượng Hydro:
– Những năm gần đây, phương hướng phát triển ngành năng lượng hyđrô đã có những thay đổi đáng kể. Cho đến nay, hyđrô chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu cho vận tải ôtô. Người ta cho rằng điều đó sẽ cho phép giảm đáng kể nồng độ các chất độc hại trong khí quyển, không chỉ là điôxit cacbon (CO2) mà là cả tổ hợp các chất thải độc hại khi đốt các nhiên liệu chứa cacbon
– Hydro là nguyên tố đơn giản nhất và dồi dào nhất trên bề mặt Trái đất. Mặc dù hydro không tồn tại trong tự nhiên như là đơn chất, bằng cách tách hydro khỏi các nguyên tố khác, hydro có thể trở thành chất mang năng lượng hoàn hảo.
– Một điều tuyệt vời nữa là quy trình sinh ra năng lượng không tạo ra bất cứ một chất nào khác ngoài nước. Hiện nay, có nhiều công nghệ sẵn có có thể tận dụng ưu thế của hydro để cung cấp năng lượng. Tuy nhiên, hiệu quả và chi phí vẫn còn là một trở ngại lớn. Ví dụ, điện năng (một dạng năng lượng tương đối rẻ hơn) được sử dụng để sản xuất hydro, tạo ra một công đoạn nữa dường như là trùng lặp và không cần thiết. Ngoài ra, cần khẩn trương xây dựng cơ sở hạ tầng sản xuất, vận chuyển và trữ nhiên liệu để có thể sử dụng nhiên liệu này.
– Rõ ràng là, khả năng sử dụng hydro như một nguồn nhiên liệu hiệu quả có nhiều ưu điểm; nó không chỉ củng cố an toàn năng lượng quốc gia, mà còn làm giảm ô nhiễm môi trường.
- Ưu – nhược của việc sử dụng năng lượng Hydro
Ưu điểm:
– Khí hydro là chất thông dụng nhất trong vũ trụ, và khi cháy rất “sạch”. Phản ứng cháy của hydro chỉ tạo ra nước (dù rằng khí nitơ oxit, sản sinh ra trong mọi quá trình đốt, lại tạo ra những mối quan ngại khác về môi trường).
– Các xe chạy bằng khí hydro không thải ra các chất gây ô nhiễm như xăng.
– Khí hydro không có mùi và cháy hoàn toàn. 2 đặc tính này khiến cho người ta không thật sự quan tâm đến nguy cơ phát nổ. Hiệp hội khí hydro toàn nước Mỹ cho rằng: “Sử dụng hydro trong nhiều trường hợp còn đảm bảo hơn dùng xăng. Vả lại, nhiên liệu sẽ không gây nguy hiểm khi nó được bảo quản thật tốt”.
– Có thể sản xuất Hydro quy mô công nghiệp với nhiều cách khác nhau
Nhược điểm:.
– Cùng một lượng tương đương như nhau, hydro sản sinh ít năng lượng hơn là xăng. Nên động cơ chạy bằng hydro có công suất yếu hơn động cơ xăng
– Khí hydro còn làm cho bình chứa bằng kim loại trở nên giòn hơn (do tính tan được trong kim loại).
– Hydro dễ bay hơi nếu bình đựng không kín
– Khi đã có hydro, còn cần lập ra các điểm tiêu thụ (giống như các cây xăng), nơi khách hàng có thể nạp vào bình chứa. Do lượng khí các xe tiêu thụ lớn hơn rất nhiều so với xăng, sẽ đòi hỏi một mạng lưới vận chuyển khổng lồ. Điều này làm ảnh hưởng đến giao thông và là vấn đề lớn với các nước đang phát triển
Một số giải pháp
– Thiết kế bình chứa dạng tổ ong ( nghiên cứu của hãng DaimlerChrysler), với chất liệu tốt (không hòa tan Hydro, chịu được áp suất cao)
– Tiến hành chuyển đổi sang năng lượng Hydro ở quy mô nhỏ, sau đó mở rộng dần dần (quy mô thành phố, mở rộng dần sang cả nước)
– Đầu tư nghiên cứu thêm về ngành năng lượng Hydro để tìm ra các giải pháp thiết thực cho việc chuyển đổi sang năng lượng Hydro
- Ứng dụng của năng lượng Hydro hiện nay và trong tương lai
– Hydro thay xăng dầu cho các phương tiện giao thông, vận tải
Hiện đã có nhiều mẫu xe chạy bằng hydro (hydrogen car) và xe kết hợp giữa động cơ đốt trong bằng hydro và động cơ điện có tên gọi xe ghép lai (hybrid car) được gọi chung là dòng xe hoàn toàn không có khói xả
Năm 2007, ở Mỹ đã có 200 chiếc ôtô và xe buýt chạy bằng hydro hoạt động
Làm nhiên liệu cho hệ thống khởi động, tăng tốc các tàu vũ trụ
Trong tương lai, việc sử dụng năng lượng Hydro thay thế dần cho xăng dầu là một xu thế hiện nay, và đang được các nước tiên tiến áp dụng thử nghiệm. Đây hứa hẹn sẽ là loại nhiên liệu thay thế tốt nhất cho cá loại nhiên liệu hóa thạch
– Hydro thay xăng dầu sản xuất điện năng (Pin nhiên liệu Hydro)
Hydro được sử dụng để sản xuất điện thay nhiên liệu hóa thạch, thực hiện trong các pin nhiên liệu (fuel cell). Pin nhiên liệu hoạt động theo nguyên lý ngược với quá trình sản xuất hydro, nếu cho hydro và oxy 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 hydro và oxy 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 tùy theo sự cung cấp hydro và oxy vào hệ. Nhờ đó, pin nhiên liệu đóng vai trò như một máy sản xuất điện thực thụ với nguyên liệu đầu vào là hydro và oxy không khí, chất thải ra chỉ là nước.
Người tiêu thụ có thể tự sản xuất điện. Sản xuất điện bằng pin nhiên liệu hydro sẽ phá thế độc quyền trong sản xuất và phân phối điện
Hiện nay, pin nhiên liệu đã được sản xuất với quy mô công nghiệp ở nhiều nước tiên tiến. Pin nhiên liệu sẽ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực trong cuộc sống thay thế cho các loại pin thông dụng hiện nay.