Hóa học quanh ta
Kết nối để chia sẻ video clip, hình ảnh hóa học
Khám phá thế giới tri thức
Chemistry for our life, our future
Videoclip Hóa học
Tra cứu Hóa học

hydrogen_cycle(Hóa học ngày nay-H2N2)-Trong thế kỷ 21 chúng ta sẽ được chứng kiến một sự thay đổi sâu sắc trong nền kinh tế thế giới và các sinh hoạt xã hội: sự chuyển đổi từ nền kinh tế dựa vào nhiên liệu hóa thạch sang nền kinh tế dựa vào nhiên liệu hyđrô nhờ năng lượng mặt trời. Nền kinh tế hyđrô nhờ năng lượng mặt trời không còn là ý tưởng mơ hồ hoặc chỉ là viễn tưởng khoa học, khả năng hiện thực hóa nền kinh tế hyđrô chỉ khoảng 25-35 năm nữa thôi! Như Tổng thống Mỹ G. Bush đã hy vọng, "chiếc xe ô tô đầu tiên trong đời của những trẻ mới sinh hôm nay ngồi cầm lái, sẽ là xe hyđrô dòng ZEV".

 

>>>  Hydro: nguồn năng lượng mới thay thế dầu – khí trong tương lai

Cuộc cách mạng về năng lượng và lộ trình hiện thực hóa

Hyđrô và pin nhiên liệu là chìa khoá giải quyết vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển và sự biến đổi khí hậu toàn cầu - mối lo của toàn thế giới hiện nay khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch là than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên.

Sự xuất hiện nền kinh tế hyđrô trong đời sống loài người buộc phải tạo ra sự thay đổi tận gốc những hạ tầng cơ sở của nền kinh tế hóa thạch và các hoạt động của con người. Phương thức sản xuất nguồn năng lượng mới không còn là tìm kiếm, thăm dò, khai thác như tài nguyên hóa thạch vì ở đâu có nước và ánh nắng mặt trời, ở đó đều có thể sản xuất ra hyđrô để tạo ra nguồn năng lượng cho mọi nhu cầu của đời sống và sản xuất. Phương thức tồn chứa, vận chuyển, cung ứng hyđrô cho các nhu cầu tiêu thụ, nghĩa là hạ tầng cơ sở đã tồn tại hàng thế kỷ của nền kinh tế hóa thạch sẽ không còn thích hợp, buộc phải cấu trúc xây dựng mới, phá bỏ hạ tầng cơ sở cũ. Các phương tiện giao thông, vận tải phải được thay thế bằng động cơ chế tạo theo nguyên lý mới phù hợp nguồn năng lượng hyđrô, tất nhiên sẽ khác hẳn các động cơ xăng, dầu. Các tiêu chuẩn kỹ thuật, các quy định an toàn, luật lệ pháp lý khi sử dụng nguồn năng lượng mới sẽ phải xây dựng lại; việc giáo dục, đào tạo, nghiên cứu khoa học phục vụ cho nền kinh tế hyđrô hoàn thiện và phát triển sẽ phải có những nội dung mới, cơ sở vật chất mới, hoàn toàn khác so với nền kinh tế hóa thạch hiện nay. Những vấn đề về môi trường ô nhiễm do sử dụng năng lượng hyđrô gây ra sẽ không còn là đề tài nghiên cứu tiêu hao tiền của và sức lao động của các nhà khoa học, không còn là đầu đề của các hội nghị quốc tế triền miên về biến đổi khí hậu toàn cầu như khi sử dụng năng lượng hóa thạch.

Tất cả những sự thay đổi đó cho thấy đây thực sự là một cuộc cách mạng sâu sắc trong tiến trình phát triển của xã hội loài người và đã được đánh giá có ý nghĩa to lớn như cuộc cách mạng công nghiệp trước đây, khi phát minh ra đầu máy hơi nước với việc sử dụng nhiên liệu than đá.
Ngày nay, nền kinh tế hyđrô đang trở thành một xu thế không thể đảo ngược trên thế giới. Ở Mỹ, năm 2003 Tổng thống G. Bush đã công bố một chương trình được gọi là “Sáng kiến nhiên liệu hyđrô” (Hydrogen Fuel Initiative) vói quyết định giành 1,2 tỷ USD cho nghiên cứu và phát triển nhằm mục tiêu đến năm 2020 ô tô chạy bằng pin nhiên liệu hyđrô phải triển khai thương mại hóa thành công vào thực tế.

Lộ trình chuyển đổi sang nền kinh tế hyđrô ở Mỹ được chia làm 4 pha, dự tính như sau:

* pha I (từ nay đến 2015-2020) tiếp tục tiến hành nghiên cứu R&D để hạ giá thành hyđrô sản xuất từ năng lượng mặt trời, hạ giá thành pin nhiên liệu hyđrô so với hiện nay và nghiên cứu ứng dụng tập trung vào lĩnh vực giao thông vận tải và cung cấp điện năng, trong pha này vai trò của nhà nước có tính chất quyết định;

* pha II (từ 2010 đến 2030) tiến hành thương mại hóa và từng bước xâm nhập vào thị trường xe không có khói xả (ZEV) song hành với xe chạy bằng xăng dầu như hiện nay, đồng thời thương mại hóa các máy phát điện bằng pin nhiên liệu, trong pha này vai trò của các ngành công nghiệp là rất quan trọng;

* pha III (từ 2015 đến 2035) tiến hành đầu tư xây dựng hạ tầng cơ sở phục vụ cho nền kinh tế hyđrô và mở rộng thị trường hai loại hàng hóa trên;

* pha IV (từ 2035-2040 trở đi), cơ sở hạ tầng của nền kinh tế hyđrô đã hoàn chỉnh, sẵn sàng phục vụ cho thị trường phát triển mở rộng ra mọi vùng lãnh thổ, các phương tiện giao thông vận tải bằng pin nhiên liệu hyđrô và các máy phát điện bằng pin nhiên liệu hyđrô sẽ thay thế hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch, vào thời điểm này theo dự báo, nhiên liệu hóa thạch đã qua giai đoạn đỉnh điểm, cạn kiệt, giá xăng dầu tăng rất cao, bấy giờ nền kinh tế hyđrô đã sẵn sàng để hỗ trợ và thay thế cho nền kinh tế hóa thạch.

Sản xuất hyđrô nhờ năng lượng mặt trời có bị ảnh hưởng bởi thời tiết?

Sản xuất hyđrô nhờ năng lượng mặt trời sẽ gặp phải sự phụ thuộc vào ánh nắng mặt trời vì năng lượng mặt trời chỉ có thể cung cấp ánh nắng vào ban ngày, nghĩa là có thể làm gián đoạn quá trình sản xuất hyđrô và điện năng vào ban đêm hoặc những ngày mùa đông không có ánh nắng. Tuy nhiên, trở ngại này cũng đã được tính đến bằng giải pháp trên cơ sở mối liên quan giữa ánh nắng mặt trời, nước, xúc tác và các dạng sản phẩm năng lượng (hyđrô, điện).

Vào ban ngày, nhờ có ánh nắng mặt trời sẽ tiến hành quá trình quang điện hóa phân rã nước để sản xuất hyđrô đồng thời sử dụng hệ thống pin quang điện (pin mặt trời) hoặc pin quang điện hóa để sản xuất điện mặt trời (theo các quá trình thể hiện ở hai cạnh nghiêng của tam giác năng lượng). Hyđrô sản xuất ra ban ngày có thể sử dụng trực tiếp, hoặc có thể tích trữ lại nhờ các vật liệu hấp phụ như ống nano cacbon (carbon nanotube), hoặc dưới dạng hyđrua kim loại, như kim loại magiê (Mg), natri (Na), lithi (Li), canxi (Ca), nhôm (Al), bo (B), hoặc dưới dạng hyđrô nén dưới áp suất cao. Điện năng sản xuất ra ban ngày có thể sử dụng trực tiếp, hoặc có thể tích trữ lại trong các ắc quy hoặc pin tái nạp điện (rechargable battery) như pin Li-ion, pin Li-polyme.

Vào ban đêm, hoặc khi gặp thời tiết xấu, không có ánh nắng mặt trời, vẫn có thể sản xuất điện bằng hệ thống pin nhiên liệu hyđrô nhờ có hyđrô đã tích giữ lại trong vật liệu hấp thụ như ống nano cacbon (carbon nanotube), hoặc dưới dạng hyđrua kim loại, như kim loại magiê (Mg), natri (Na), lithi (Li), canxi (Ca), nhôm (Al), bo (B), hoặc dưới dạng hyđrô nén dưới áp suất cao. Mặt khác, vào ban đêm hoặc khi gặp thời tiết xấu, không có ánh nắng mặt trời cũng có thể sản xuất hyđrô bằng con đường điện phân nhờ điện mặt trời đã tích trữ được trong ắc quy hoặc pin tái nạp điện như pin Li-ion, pin Li-polyme (theo các quá trình thể hiện ở cạnh đáy tam giác năng lượng).

Kết luận

Ở các nước châu Á, Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Đài Loan... đều có chương trình nghiên cứu phục vụ cho nền kinh tế hyđrô tương lai.

Còn ở nước ta, nói đến nền kinh tế hyđrô có vẻ vẫn còn xa lạ và phù phiếm. Nhà nước không có chương trình quốc gia trọng điểm nào liên quan đến việc chuẩn bị cho thời kỳ “hậu hóa thạch” có lẽ nghĩ rằng nước ta đồi dào tài nguyên dầu, khí và than đá. Trong khi đó, xu hướng lựa chọn nguồn năng lượng hạt nhân để phát triển thành nguồn năng lượng chủ đạo của nước ta trong vài thập kỷ tới đang được đề cập khá nhiều. Theo TS Đinh Hữu Đức, Chủ tịch kiêm Tổng giám đốc Công ty American Technologies, Inc (ATI), nguyên Giám đốc điều hành nhà máy điện nguyên tử Water Ford III, bang Louisiana (Mỹ)  cho rằng, trong 20 năm tới Việt Nam phải cần ít nhất 20 nhà máy điện nguyên tử mới bảo đảm đủ điện năng cho phát triển kinh tế, và đây là thời cơ vàng cho Điện nguyên tử Việt Nam (báo Nhân Dân điện tử ngày 8-8-2007) ! Thật khó hình dung tính khả thi của chương trình điện nguyên tử như vậy, nếu biết rằng vốn đầu tư cho nhà máy điện nguyên tử đầu tiên ở Việt Nam công suất 2.000 MW khoảng trên 4 tỷ USD và phải xây dựng trong vòng 13 - 15 năm nếu đúng tiến độ. Không lẽ chúng ta đứng ngoài cuộc chơi của thế giới trong vấn đề này?

Theo Trần Mạnh Trí (Tạp chí Tia Sáng)

 

Hits smaller text tool iconmedium text tool iconlarger text tool icon

Comments powered by H2N2

Tin liên quan:
Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

DANH MỤC TÀI LIỆU

Nền kinh tế hydro