Hydrogen và Pin nhiên liệu

Tuesday, August 23, 2005

Đốt nước ra lửa


Nếu gọi loại đèn thắp sáng bằng dầu là đèn dầu thì loại đèn trang trí Aqueon do Công ty Heat & Glo (Mỹ) chế tạo có lẽ sẽ được gọi là đèn nước, vì nó được thắp sáng bằng nước.

Không có gì kỳ lạ trong cơ chế hoạt động của đèn Aqueon. Đầu tiên, nước được đổ vào bình chứa của đèn và một dòng điện 220v sau đó sẽ tách các nguyên tử hydro và ôxy trong phân tử nước ra. Hydro sau đó được đốt cháy và ôxy được bổ sung vào ngọn lửa hydro để tăng độ phát sáng. Đèn nước phát ra lửa nhưng không xả ra khói, những gì được thải ra ngoài trong quá trình đốt nhiên liệu chỉ là hơi nước nên hoàn toàn không gây ô nhiễm. Sản phẩm sẽ được bán rộng rãi vào mùa giáng sinh năm nay.

(Theo Thế giới mới, Gzimodo)

Monday, August 22, 2005

Ngành năng lượng Hydro - nguyên tử - Những bước đường phát triển


Tại Hội nghị Thượng đỉnh thiên niên kỷ vào 6/9/2000 ở New York, L.B. Nga đã đề xuất sáng kiến về thực hiện chương trình năng lượng đảm bảo cho sự phát triển bền vững của nhân loại, giải quyết căn bản các vấn đề không phổ biến vũ khí hạt nhân và làm lành mạnh sinh thái trên toàn bộ hành tinh Trái đất. Tại cuộc gặơ mặt của Tổng thống Nga và Mỹ ở Matscơva tháng 5 năm 2002 đã ra tuyên bố về hợp tác khoa học kỹ thuật và tác nghiệp trong lĩnh vực sử dụng các nguồn năng lượng phi truyền thống, các công nghệ tiết kiệm năng lượng và sạch về sinh thái và về nghiên cứu triển khai các công nghệ mới an toàn hơn về sinh thái của ngành năng lượng hạt nhân.

Tại cuộc gặp mặt các nhà lãnh đạo các nước tiên phong trên thế giới ở Evine tháng 5 năm 2003 đã tuyên bố, thành tố quan trọng của sự phát triển bền vững tương lai cho nền văn minh nhân loại là ngành năng lượng hydro.

Các đặc tính của Hydro (H2)

Ở trạng thái tự do và trong các điều kiện bình thường, hydro - khí không màu, không mùi và không vị. Tỷ trọng hydro bằng 1/14 tỷ trọng của không khí. Hydro thường tồn tại ở dạng liên kết với các nguyên tố khác như ôxy trong nước, cacbon trong khí methane và trong các hợp chất hữu cơ. Do hydro có hoạt tính cực mạnh nên hiếm thấy hydro tồn tại như một nguyên tố riêng rẽ.

Được làm mát tới trạng thái lỏng hydro chiếm 1/700 thể tích của trạng thái khí. Hydro khi hoá hợp với ôxy có hàm lượng năng lượng cao nhất trên một đơn vị khối lượng: 120,7 GJ/T.

Đó là một trong các nguyên nhân tại sao hydro lỏng được sử dụng làm nhiên liệu cho các tên lửa vả năng lượng cho tầu vũ trũ, tại đây khối lượng phân từ nhỏ và suất hàm lượng năng lượng cao có ý nghĩa hàng đầu.

Hydro đốt trong oxy tinh khiết, các sản phẩm duy nhất sinh ra là nhiệt lượng với nhiệt độ cao và nước. Do đó khi sử dụng hydro sẽ không tạo ra khí nhà kính và không phá hoại vòng luân chuyển của nước trong thiên nhiênh.

Sản xuất hydro

Trữ lượng hydro gắn kết trong vật chất hữu cơ và trong nước thực tế là vô hạn. Việc cắt rời các mối gắn kết đó cho phép sản xuất hydro và tiếp đó hydro được sử dụng làm nhiên liệu. Người ta đã nghiên cứu triển khai nhiều quá trình phân giải nước thành các nguyên tố Hydro và O xy.

Khi đốt nóng trên 2500oC nước được phân giải thành hydro và oxy (nhiệt phân trực tiếp). Nhiệt độ cao như vậy có thể thu được nhờ gương hội tụ năng lượng mặt trời. Vấn đề ở đây là ngăn cản sự tái hợp hydro và o xy.

Ngày nay trên thế giới phần lớn hydro được điều chế ở quy mô công nghiệp thu được trong quá trình biến hoán khí methane bằng hơi nước (BMH). Hydro thu được bằng phương pháp đó dùng để làm chất phản ứng tinh chế dầu mỏ và để làm thành tố của phân đạm và kể cả kỹ thuật tên lửa. Hơi nước và nhiệt năng với nhiệt độ 750 - 850oC cần thiết để tách hydro khỏi gốc cacbon trong methane, quá trình đó diễn ra trong các máy cải biến hoá học hơi nước. Giai đoạn thứ nhất của quá trình BMH tách khí methane, và hơi nước ra thành hydro và khí oxyd carbon (CO). Tiếp đó sang giai đoạn thứ hai "phản ứng chuyển dịch" biến oxyd carbon và nước thành dioxyd carbon (C02) và hydro. Phản ứng này xảy ra với nhiệt độ 200 - 250oC.

Điện phân nước: Hydro được sinh ra từ điện phân nước là khá dễ dàng, nhưng đắt. Trong các thiết bị điện phân nước công nghiệp và thử nghiệm công nghiệp đã đạt hiệu suất điện phân 70 - 80% với mật độ dòng điện dưới 1A/cm2 kể cả điện phân dưới áp suất. Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã nghiên cứu triển khai những khối điện cực kiểu màng với chất điện phân bằng polime rắn đảm bảo điện phân nước với hiệu suất (về điện) trên 90% khi mật độ dòng điện 3A/cm2.

Trên thế giới thiết bị điện phân công nghiệp kiểu dung dịch kiềm tốt nhất do tập đoàn "Stuart Energe" (Canada) chế tạo. Các thiết bị này vận hành ổn định lâu dài, đảm bảo suất tiêu hao điện dưới 5 kWh/m3 H2 nên có thể cạnh tranh với phương pháp sản xuất hydro bằng biến hoán khí đốt thiên nhiên với việc áp dụng sự hấp thu chu trình ngắn. Ngoài ra các thiết bị điện phân đó cho phép thay đổi phụ tải từ 3% tới 100%.

Người ta đặc biệt quan tâm đến thiết bị điện phân kết hợp với nguồn năng lượng tái tạo. Thí dụ, Trung tâm nghiên cứu năng lượng thuộc Trường đại học Humbolt đã nghiên cứu triển khai hệ thống sản xuất hydro bằng năng lượng mặt trời độc lập, trong đó sử dụng pin quang điện công suất 9,2 kW để cung cấp điện cho bộ truyền động các máy nén khí cấp khí cho hồ nuôi cá, và một thiết bị điện phân kiểu kiềm công suất 7,2 kW để sản xuất 25 lít H2/phút. Hệ thống nói trên đã vận hành độc lập từ năm 1993. Khi có ánh nắng mặt trời, các máy nén khí được cung cấp điện từ một nguồn điện 1,5 kW sử dụng hydro làm nhiên liệu.

Tiềm năng sử dụng hydro

Ở Châu Âu, vào cuối thế kỷ XIX, người ra đã đốt nhiên liệu được gọi là "khí thành phố hoặc khí tổng hợp" - đó là hỗn hợp hydro với oxyd carbon (CO). Một số nước kể cả Braxin và Đức ở đâu đó đến tận ngày nay vẫn sử dụng nhiên liệu này. Người ta đã sử dụng hydro để di chuyển trong bầu trời (khí cầu lái và khí cầu) bắt đầu từ chuyến bay đầu tiên ở Pháp ngày 27/8/1784 của Jacque Charle trên khí cầu nạp hydro. Ngày nay nhiều ngành công nghiệp sử sụng hydro để tinh chế dầu mỏ và để tổng hợp amoniac và methanol. Hệ thống tàu vũ trụ "Shattle" sử dụng hydro để làm nhiên liệu cho các khối tăng tốc. Hydro cũng được sử dụng để khởi động tàu chở hàng "Energy" để đưa lên quỹ đạo những kiện hàng siêu trọng, thí dụ như con tàu "Buran".

Ô tô và buồng đốt của máy bay tương đối dễ dàng chuyển đổi sang sử dụng hydro làm nhiên liệu. Ở Nga động cơ ô tô lần đầu tiên sử dụng hydro tại Leningrad khi bị Đức bao vây năm 1942. Vào những năm 80, Tổ hợp khoa học - kỹ thuật hàng không (TKHH) mang tên A.N. Tupolev đã chế tạo phòng thí nghiệm bay (trên cơ sở máy bay TU - 154V) sử dụng hydro lỏng làm nhiên liệu. Kết quả là đã tạo ra máy bay đầu tiên trên thế giới sử dụng nhiên liệu được làm lạnh - hydro lỏng và khí thiên nhiên hoá lỏng (KTNL) - máy bay TU - 155.

Hiện nay ngành năng lượng hydro - nguyên tử quy mô lớn đang được quan tâm mà những người khởi xướng là những nhà chế tạo các loại ô tô khổng lồ. Hydro có nhiều ưu việt để làm nhiên liệu cho các phương tiện vận tải và ngành công nghiệp ô tô đang tích cực tham gia vào việc sử dụng hydro.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu, thiết kế, chủ doanh nghiệp, nhà đầu tư lại hướng sự chú ý đặc biệt vào pin nhiên liệu. Pin nhiên liệu (tức là các thiết bị phát điện kiểu điện - hoá - "PĐĐH"), loại công nghệ áp dụng phản ứng oxy hoá hydro trong quá trình điện hoá màng mỏng để sản sinh ra điện, nhiệt năng và nước. Các chương trình vũ trụ của Mỹ và Liên Xô đã áp dụng các PĐĐH trong suốt nhiều thập niên qua. Pin nhiên liệu làm dẫn động cho ô tô tải và ô tô khách đang được nghiên cứu triển khai thành công cho các phương tiện vận tải thế hệ tiếp theo kể cả cho các hệ thống cung cấp điện độc lập. Pin nhiên liệu polime rắn, về trình độ kỹ thuật đang ở ngưỡng thương mại hoá. Tuy nhiên, hiện nay giá thành cao (thiết bị năng lượng khoảng 10.000 USD/kW) trong chừng mực đáng kể đang kìm hãm quá trình áp dụng rộng rãi. Nhiều hãng dự báo giảm giá thành thiết bị năng lượng với Pin nhiên liệu polime rắn xuống một bậc và thấp hơn nữa khi sản xuất hàng loạt. Để sử dụng rộng rãi Pin nhiên liệu polime rắn trong ngành vận tải ô tô, giá thành của chúng cần giảm xuống tới 50 - 100 USD/kW. Trong tương lai gần, các tiêu chuẩn về khí thải khắt khe hơn, giá xăng tăng lên và giá thành Pin nhiên liệu giảm bớt thì lợi thế thuộc về các ô tô và các thiết bị phát điện độc lập sử dụng Pin nhiên liệu polime rắn có công suất 100 - 300 kW.

Ở Mỹ, Đức, Nhật Bản, Canada đã xây dựng và khai thác các trạm nạp hydro cho ô tô. Ôtô chạy bằng hydro sẽ được bán rộng rãi trong tương lai gần.

Việc chế tạo ô tô với các kiểu động cơ hoạt động theo nguyên lý mới đòi hỏi đầu tư rất lớn và hầu như không thể thực hiện nếu chính phủ không hỗ trợ.

Từ năm 1995, theo chương trình nghiên cứu, chế tạo thử nhằm chế tạo các kiểu động cơ mới nói trên Chính phủ Mỹ đã tài trợ cho chương trình 1,7 tỷ USD. Phần lớn trong khoản tài trợ nhằm tạo ra các loại ô tô - ghép (Hybrid) và loại sử dụng pin nhiên liệu. Mô hình đầu tiên chiếc ô tô nói trên đã hoàn thành vào năm 2001.

Các mẫu ô tô chế tạo đầu tiên đã sử dụng hydro trong các bình (chai) bằng thép. Tiếp theo đó đã xuất hiện các ô tô chạy bằng hydro liên kết về hoá học trong rượu methyl (methanol).

Ô tô đầu tiên chạy bằng pin năng lượng được hãng Daimler - Benz trình diễn vào năm 1994. Đến năm 2000 đã hoàn thiện mẫu ô tô bình chứa 100 lít hydro lỏng đảm bảo công suất động cơ điện 74 mã lực, tốc độ tối đa 160 km/h, đủ cho hành trình 450 km. Chuyển động ô tô bắt đầu ngay khi nhấn pê- đan tăng tốc, sau 2 giây, công suất của động cơ đạt 90% mức tối đa.

Loạt ô tô con đầu tiên chạy với pin năng lượng bằng hydro lỏng được Trung tâm nghiên cứu thuộc hãng Ford Focus (Mỹ) cho ra xưởng trong năm 2004. Chi nhánh hãng Ford Foschungszentrum Aachen (Đức) hợp tác với 40 trường đại học thuộc 12 nước đã chế tạo mẫu Modeo P2000 HFC trên cơ sở loạt ô tô Ford Taurus. Bình hydro lỏng đặt sau ghế ngồi đảm bảo hành trình 160 km. Loạt ô tô Mondeo P2000 HFC được lắp ráp tại Mỹ khai thác thử nghiệm. Giá dự kiến - 35 nghìn USD. Tổ hợp Bavar BMW trình diễn ở nhiều nước loạt ô tô BMW 750 hl với bình chưa 140L hydro lỏng. Tốc độ tối đa - 200 km/h, nhiên liệu hydro đủ cho hành trình 350 km. Trạm nạp hydro tự động được xây dựng năm 1999 ở Muyních ngay cạnh sân bay. 16 ô tô con BMW 750 hl từ năm 1999 đã chạy được trên 65.000 km.

Hãng ô tô Toyota (Nhật) bắt đầu đưa ra hàng loạt ôtô đầu tiên với pin năng lượng bằng hydro lỏng với giá 75 nghìn USD một chiếc. Giá ô tô cao như vậy là do các yêu cầu cao của các bộ phận cấu thành của máy PĐĐH (Pin nhiên liệu) và hệ thống bảo quản hydro phức tạp với nhiệt độ quá thấp. Những vấn đề phát sinh thêm khi đỗ ô tô -bắt đầu quá trình tổn thất hydro do bốc hơi. Việc bảo quản hydro dưới áp suất gây ra các vấn đề khác.

Ngày nay người ta đã nghiên cứu triển khai các hệ thống bảo quản hydro trong các hợp chất ghép. Các hợp chất này là hợp chất hydro với các nguyên tố hoá học khác, thí dụ hệ thống bảo quản hydro trên cơ sở hợp chất ghép với mege (Mg). Một số hợp kim mage - niken, mage - đồng và sắt - titan, hấp thu khối lượng lớn hydro và giải phóng hydro khi đun nóng. Tuy nhiên, các hợp chất ghép có hàm lượng năng lượng cho một đơn vị trọng lượng không cao và quá trình nạp hydro chậm đến mức không cho phép. Công nghệ mới tổng hợp các chất hoá học chứa hydro như amoniac, methanol và các hợp chất khác với quy mô lớn cho phép giảm chi phí cho cơ sở hạ tầng cung cấp và nạp hydro, sử dụng các hệ thống bảo quản tối ưu.

Rượu methyl hoặc benzin (xăng) là nguồn hydro lỏng có triển vọng. Khi sử dụng methanol, hệ thống bảo quản và vận chuyển nhiên liệu đơn giản hơn. Hãng Daimler Chrysler dự tính chế tạo khai thác thử loạt ô tô NECAR3 với pin năng lượng bằng methanol và đủ cho hành trình giữa 2 lần nạp nhiên liệu - 400 dặm. Mẫu xe Ford Mondeo P2000 FC5 được chế tạo tại trung tâm nghiên cứu ở châu Âu của Hãng Ford Forschungxentrum Aachen, 400 mắt (ô) nhiên liệu methanol khối lượng 172 kg đặt dưới chỗ ngồi. Với nhiệt độ tăng cao sẽ bắt đầu phản ứng tạo ra hydro từ methanol. Động cơ điện 120 mã lực đảm bảo đạt tốc độ tối đa 145 km/h. Hãng này dự kiến giảm giá ô tô xuống tới 15 nghìn USD/chiếc vào năm 2004. Đó là những ô tô sạch về mặt sinh thái.

Giá thành hydro

Ngày nay phương pháp sản xuất hydro hiệu quả nhất về kinh tế là phương pháp biến hoán methane bằng hơi nước. Theo các số liệu của Bộ Năng lượng Mỹ năm 1995, giá thành hydro là 7 USD/GJ (1 tỷ Joules) sản xuất ở nhà máy lớn tức là tương đương giá xăng 0,24 USD/l. Để hạch toán người ta đã quy định giá khí thiên nhiên 2,3 USD/GJ (80 USD/1000m3).

Sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân trên cơ sở các công nghệ hiện đại được đánh giá theo chi phí là từ 10 - 20 USD/GJ. Trong tương lai gần nhất, hydro sản xuất từ nước trong quá trình biến hoán bằng hơi nước có thể giảm xuống dưới 7 USD/GJ, tức là rẻ hơn xăng.

Hợp tác quốc tế

Tháng 3 năm 2003 Bộ năng lượng Mỹ đã khởi động các công trình theo chương trình "Sáng kiến về hydro - nguyên tử" nhằm tạo ra trước năm 2015 tổ hợp hydro - nguyên tử về sản xuất hydro bằng lò phản ứng hạt nhân nhiệt độ cao. Tháng 7 năm 2003 Thượng Viện Mỹ đã cấp ngân sách cho sáng kiến về hydro - nguyên tử gấp 2 lần so với đề nghị của chính quyền Tổng thống Mỹ.

Tháng 6 năm 2003 tại kỳ họp của Cơ quan năng lượng quốc tế Bộ trưởng năng lượng Mỹ Spencer Abraham đã tuyên bố rằng sau 20 năm nữa toàn thế giới (các nước phát triển sẽ sớm hơn) sẽ chuyển sang loại nhiên liệu mới chạy động cơ, thí dụ, hydro. Trong suốt 5 năm nghiên cứu triển khai động cơ chạy bằng hydro Mỹ chi phí 1,7 tỷ USD, còn Liên minh Châu Âu 2 tỷ USD. Phát biểu tại Hội nghị Liên minh Châu Âu ở Bruxen (Bỉ), Spencer Abraham đã kêu gọi châu Âu liên kết trong việc nghiên cứu để phát triển ngành năng lượng hydro dựa vào năng lượng nguyên tử.

25/6/2003 trong một tuyên bố chung, Tổng thống Mỹ Gorge Bush và Chủ tịch Liên minh Châu Âu Romano Prody đã tuyên bố về sự cần thiết phải hợp tác để phát triển ngành năng lượng hydro.

Trong thời gian gặp gỡ thượng đỉnh về năng lượng Nga - Mỹ (Saint Peterbung. 22 - 23/9/2003) các bộ trưởng năng lượng Nga - Mỹ đã tuyên bố về hợp tác Nga - Mỹ trong các công trình để phát triển ngành kinh tế hydro.

(Nguồn: QLNĐ)

Tìm kiếm những nguồn năng lượng thay thế dầu lửa


Điện gió

Trên thế giới, các loại năng lượng có thể tái tạo cũng đang được sản xuất ngày càng nhiều như: ánh sáng mặt trời chiếu trên những tấm thu năng lượng mặt trời và tạo ra điện năng, những tia sáng mặt trời cung cấp hơi nóng được sử dụng một cách hiệu quả, gió tạo ra điện năng…

Các nguồn năng lượng xanh

Đã có nhiều quốc gia nghiên cứu và đề cập tới vấn đề năng lượng xanh, bởi năng lượng xanh chính là nguồn năng lượng của tương lai. Năng lượng xanh chính là loại năng lượng mới trong cuộc sống do con người sáng tạo ra, có thể là những nguồn năng lượng từ thiên nhiên, không có những chất thải ảnh hưởng đến sự sống của con người.

Trong thực tế, môi trường thiên nhiên là một nguồn năng lượng xanh vĩ đại có thể tái tạo và được khai thác như: năng lượng từ gió, từ mặt trời, từ sóng và thuỷ triều, từ sự khác nhau giữa bề mặt đại dương và các độ sâu và cả năng lượng địa nhiệt nằm sâu dưới những hòn đảo núi lửa… Cùng với những nguồn năng lượng thiên nhiên có sẵn này, con người còn biết chế tạo ra những nguồn năng lượng khác như từ dầu thực vật phế thải, đồ phế thải trong nhà bếp, pin nhiên liệu.

Có thể nói, Nhật Bản là một trong những nước đi đầu về nghiên cứu và tạo ra nguồn năng lượng xanh cho tương lai. Nhật Bản đã cam kết vào năm 2010 sẽ giảm lượng khí thải “nhà kính” đến 6%. Khí cacbon dioxit (CO2) chiếm hơn 80% lượng khí thải “nhà kính” và cách hiệu quả nhất để giảm lượng CO2 thải ra là giảm sử dụng năng lượng. Hiện đã có một số kỹ thuật được áp dụng để tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả hơn. Các kỹ thuật đó bao gồm: Vật liệu làm tường nhà và những cửa sổ hai lớp kính giúp ngăn hơi nóng và khí lạnh không vào bên trong; kỹ thuật chế tạo các tủ lạnh và máy điều hoà nhiệt độ tiêu thụ năng lượng một cách hiệu quả hơn; bóng đèn điện huỳnh quang; động cơ chạy bằng bộ đổi dòng điện một chiều ra điện xoay chiều trong quạt gió và máy móc công nghiệp - giúp giảm năng lượng điện xuống tới hơn một nửa; những diot phát ra ánh sáng; loại xe vừa sử dụng xăng dầu vừa sử dụng điện… Các nhà nghiên cứu còn đang phát triển một loại ăc quy nhỏ có hiệu quả cao gọi là pin nhiên liệu màng trao đổi hạt proton có thể sản sinh điện năng từ khí hydro. Loại pin nhiên liệu này không gây ô nhiễm không khí vì chất thải của nó chỉ là nước. Người ta chế tạo ra loại xe “lai” chạy bằng pin năng lượng (FCHV). Xe sẽ dùng khí hydro làm nhiên liệu cộng với một ăc quy để biến động năng thặng dư thành điện năng để sử dụng. Hy vọng tính năng toàn diện của loại xe này sẽ cao gấp ba lần loại xe sử dụng xăng dầu hiện nay.

Theo dự tính, nếu năm 2040 khi thế giới có tới 9 tỷ người, lượng xe cộ chạy trên đường phố sẽ nhiều gấp ba lần hiện nay, nhưng nếu sử dụng loại năng lượng này thì tất cả lượng xe cộ có thể chỉ cần một số năng lượng bằng mức đang sử dụng hiện nay. Dĩ nhiên, lúc đó sẽ có ít xăng dầu cho việc sản xuất hơn và lượng khí CO2 thải ra cũng sẽ ít hơn.

Tại Nhật Bản, nguồn năng lượng lớn nhất có thể tái tạo là những tấm năng lượng mặt trời và nguồn năng lượng quan trọng thứ hai là những tuabin chuyển động bằng sóng dùng để biến những chuyển động thẳng đứng của sóng ở đại dương thành áp lực khí làm chuyển động những tuabin của máy phát điện. Người Nhật còn nghiên cứu năng lượng địa nhiệt nằm sâu dưới những hòn đảo núi lửa. Năng lượng này có thể thu được bằng cách hút nước nóng và hơi nước từ hàng ngàn mét sâu dưới lòng đất, sau đó sử dụng hơi nước để chạy tuabin điện. Nhật Bản hiện đã có tới 17 nhà máy sản sinh năng lượng như vậy (một nhà máy có công suất 110.000 kW đủ điện năng cung cấp cho khoảng 37.000 gia đình) và ưu điểm của những trạm năng lượng địa nhiệt này là chỉ thải ra khoảng 1/20 lượng khí CO2 so với trạm năng lượng đốt nhiên liệu hoá thạch cho cùng một lượng điện năng. Từ các loại phế thải trong nhà bếp cũng được người Nhật tận dụng tạo thành điện năng như hệ thống lên men đồ phế thải để tạo ra khí metan làm chạy động cơ sinh ra điện tại Takikawa, Hokkaido hay phương pháp thu gom dầu ăn phế thải tạo thành nhiên liệu diesel thực vật ở tỉnh Fukushima.

Nhìn chung, những nguồn sẽ tạo ra cho chúng ta năng lượng xanh - năng lượng sạch trong tương lai - không hề khan hiếm quanh chúng ta. Chỉ có điều chúng ta phải biết cách chinh phục nó, biến đổi nó - đó cũng chính là thay đổi cách sống để tạo ra môi trường sạch hơn, trong lành hơn cho cuộc sống.

Hydrô - nguồn năng lượng khả dĩ để thay thế dầu lửa

Giá xăng dầu sẽ còn leo thang-TS. Bob Slaughter đại diện National Petrochemical & Refinery Association xác định dự báo của Uỷ ban Hạ viện chuyên về tình hình thị trường nhiên liệu Mỹ. Trái lại, Energy Information Administration nhận định rằng, đã xuất hiện bước ngoặt phá vỡ rào cản kìm hãm nỗ lực phổ biến nhiên liệu hydro. Theo Spencer Abraham, Bộ trưởng Năng lượng Mỹ, ngay bây giờ chi phí chạy một kilomet xe hơi hydro đã tương đương xe chạy xăng truyền thống. Thậm chí các tập đoàn dầu lửa đã bắt đầu từ bỏ chính sách bảo hộ sản phẩm của mình bằng mọi giá. “Bởi vậy, sự thực chúng tôi đã thuận lợi hơn trong việc sản xuất hydro từ các nguồn tại chỗ so với khai thác dầu lửa tại những quốc gia tình hình chính trị không ổn định”- Jenni Silve, Đại diện Trung tâm Chevron Texaco, một công ty dầu lửa khổng lồ, khẳng định. Có thể, đã đến thời khoảng bắt đầu sự cáo chung của ngành công nghiệp dầu lửa?

Thống đốc bang đi tiên phong

Những hành động cụ thể đầu tiên đánh dấu sự chấm hết vai trò độc tài dầu lửa của các quốc gia thành viên OPEC đã được quyết định ở Sacramento, thủ phủ bang California. Những nhà sản xuất xe hơi lớn nhất thế giới bao gồm DaimlerChrysler, Ford, General Motors, Honda, Hyundai, Nissan, Toyota và Volkswagen cùng các tập đoàn dầu lửa BP, ChevronTexaco, ExxonMobil và Shell, liên kết với các nhà sản xuất nhiên liệu khác thành lập tổ chức Liên hợp California Fuel Cell Partnership, với mục tiêu vận động để trong vòng 10 năm tới đa số người dân California sẽ chuyển từ xe hơi chạy nhiên liệu xăng dầu sang xe hơi chạy điện. Cha đẻ sáng kiến táo bạo là Arnold Schwarzenegger, Thống đốc bang. Bản thân Tổng thống Bush đã trích từ ngân sách Liên bang 1,7 tỷ USD để tài trợ cho dự án hoàn thiện công nghệ sản xuất hydro. Nhờ những tiến bộ mới, ngay bây giờ giá thành sản xuất hydro đã tụt xuống mức gần tương đương với giá thành sản xuất xăng dầu. Giá hydro sẽ còn rẻ nữa, trong tương lai không xa. - Chỉ khoảng chục năm nữa, sẽ không mấy ai vung tiền mua xăng dầu - Spencer Abraham quả quyết. Còn TS. Andrew Mitchell, một chuyên gia trong lĩnh vực năng lượng Mỹ, tin chắc rằng không lâu nữa trong nền cơ giới hoá thế giới sẽ bùng nổ việc sử dụng hydro thực sự - một sự kiện sẽ làm tan thói quen và tập tục bấy lâu nay vẫn ngự trị trong đời sống xã hội.

General Motors đặt tương lai vào hydro

“Tôi đã đến Sacramento- M. Bednarz, một chuyên gia năng lượng, kể lại. Tôi đã đi thử một số loại xe hơi chạy bằng hydro (GM hydrogen 3, Ford Focus FCV và F-Cell Mercedes class A), mỗi xe vài trăm kilomet. Tôi tự nạp hydro tại các trạm dọc đường. Tất cả chỉ diễn ra trong vòng vài ba phút, trình tự đơn giản như nạp ga. Tất cả các loại xe mà tôi lái thử đều mạnh và cơ động như xe chạy xăng cùng loại, song động cơ êm hơn. Tôi có cảm giác như bản thân đã đi trước thời gian, tuy rằng không phải là nhiều, có lẽ chỉ khoảng 5-6 năm so với đa phần mọi người”. Đến năm 2010, chỉ riêng trên địa bàn California sẽ xuất hiện tối thiểu 200 trạm bơm hydro, mỗi trạm cách nhau 30 km. Việc đưa mạng lưới vào hoạt động sẽ tốn khoảng 150-200 triệu USD. Toàn bộ dự án triển khai dựa vào kinh phí của các hãng tư nhân được sự trợ giúp của các Quỹ liên bang và bang. Hiện đã có 10 trạm được đưa vào sử dụng.

Các tập đoàn xe hơi tuyên bố rằng, ngay trong năm tới tại các salông xe hơi ở California đã có thể mua xe chạy bằng hydro với giá gần như xe truyền thống cùng loại. General Motors mong muốn trở thành hãng đầu tiên bán được một triệu sản phẩm chạy bằng hydro. Đa số sản phẩm đó sẽ chiếm lĩnh các con đường màu vàng ở California. Đến nay có trên 700 ngàn công dân California đã đi thử xe chạy hydro do Trung tâm nghiên cứu thông tin ở Sacrmento cung cấp. Hiện thời Trung tâm cho mượn xe chạy thử miễn phí này có 55 xe con và 7 xe buýt chạy hydro. Không lâu nữa, số đầu xe loại này sẽ tăng lên 300 chiếc. Số lượng xe buýt cũng đông đảo thêm. Chúng đang được thử nghiệm tại khu vực Sacramento, San Francisco và Los Angeles. Dân Mỹ đã biết rằng, một kilogam hydro tương đương với một galông (3,7 lít) xăng. Dân Mỹ cũng biết rằng, thùng đựng hydro lắp đặt trong xe không dễ nổ, giống như thùng xăng được đặt ở bên dưới ghế ngồi của các ô-tô thông thường.

Một số hoạt động nổi bật của Châu Âu về pin nhiên liệu và hydrô

Pháp

Từ giữa thập kỷ 90, Pháp đã bắt đầu thực hiện Chương trình đa dạng nguồn và công nghệ năng lượng mới, bao gồm năng lượng hydro và pin nhiên liệu. Chương trình này được Chính phủ Pháp tài trợ một phần. Các tổ chức tiến hành nghiên cứu năng lượng hydro bao gồm: Hiệp hội Quốc gia PACo, Uỷ ban Năng lượng nguyên tử (CEA), Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia (CNRS), Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Quốc gia (CNRT). Ngoài ra, còn có các trung tâm khác như Ineris (Các vấn đề an ninh), Afnor (Tiêu chuẩn), Viện Dầu (IFP). Năm 2001, tổng chi phí cho nghiên cứu và phát triển năng lượng hydro của các tổ chức đó là 37 triệu euro.

15 hãng công nghiệp lớn cũng tham gia tích cực vào hoạt động về hydro, bao gồm Air Liquide, Alstom Transport, Electricite de France, Gas de France, PSA, Renault, Total FinaElf, Snecma, Areva, Irisbus, Sorapec, CNIM. Năm 2001, tổng chi phí của các hãng cho việc phát triển năng lượng hydro là 35 triệu euro.

CHLB Đức

Đức là một trong những quốc gia châu Âu hoạt động tích cực nhất trong lĩnh vực năng lượng hydro và pin nhiên liệu nhờ vai trò tích cực của các hãng công nghiệp và phòng thí nghiệm nghiên cứu.

Cơ cấu nhà nước Đức cho phép các vùng độc lập tiến hành các chương trình công nghiệp và nghiên cứu, thậm chí nhiều khi ở cấp vùng lại hiệu quả và tích cực hơn ở cấp liên bang. Có nhiều dự án lớn đã được thực hiện ở các vùng. Ví dụ, vùng Meclenburg đã có “Sáng kiến Hyđrô”. Chính quyền bang Bavary đã dành 50 triệu euro cho công tác nghiên cứu và triển khai (R&D) hydro. Tháng 4/2002, Chính quyền Gessen cùng với các trường đại học và hãng công nghiệp đưa ra “Sáng kiến trong lĩnh vực hydro và pin nhiên liệu”. Những sáng kiến tương tự đã được các bang và thành phố khác thực hiện như Baden-Vartemberg, Rein-Vestphalia, Hamburg v.v…

Ở cấp Liên bang, tháng 2/2002, Hội hỗ trợ các nguồn năng lượng mới (FEE) tiến hành Chương trình “ứng dụng khí sinh vật cho pin nhiên liệu”. Cùng thực hiện Chương trình đó còn có Cục Bảo vệ Người tiêu dùng, Lương thực và Nông nghiệp. Ngoài ra, Đức còn thiết lập hệ thống thanh toán ưu đãi đối với điện sản xuất bằng pin nhiên liệu. Đã xây dựng Chương trình TES (Chiến lược Năng lượng cho Giao thông vận tải), với sự tham gia của các hãng công nghiệp và tổ chức phi thương mại. Theo Chương trình đó, tới năm 2005 cần phải quyết định xem dạng nhiên liệu nào là tốt nhất cho ngành Giao thông vận tải trong tương lai. Dạng nhiên liệu được ưu tiên xem xét bao gồm hydro, metanol và khí tự nhiên. Tuy nhiên, thời gian gần đây, những quan chức mà chịu trách nhiệm ra các quyết định chiến lược ngày càng chú trọng đến hydro.

Ở cấp Liên bang, kinh phí dành cho phát triển năng lượng hydro là 100 triệu euro/năm. Những hãng công nghiệp tích cực nhất bao gồm Daimler Chrysler. Hãng này đã chế tạo hàng loạt ôtô mẫu để trình diễn như Necar 1,2,3,4,5 và xe buýt Nebus chạy bằng pin nhiên liệu. Để duy trì hoạt động đó, hãng đã dành 1.600 triệu euro cho giai đoạn 2001-2004. Những hãng khác cũng tiến hành triển khai pin nhiên liệu cho các phương tiện vận tải và cung cấp điện, bao gồm Opel, Ford Germany, Siemens-Westing, HEW/HGW, MTU, Vailant/Plug Power, Proton Motor, BMW, Linde Gas, Messer, RWE, Ballard Power Systems v.v…

(Nguồn: EVN)

Chính phủ Mỹ hành động hướng tới nền kinh tế Hydro


Để giảm bớt sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hạn hẹp và bảo đảm cung cấp cho tương lai. Sáng kiến Hydro do Chính quyền Bush đề xuất trước đây đã đưa ra một tầm nhìn về thiết lập nền kinh tế hydro và tăng cường sử dụng nhiên liệu hydro, cũng như ô tô dùng nhiên liệu hydro vào năm 2020.

Ngân sách trị giá 1,2 tỷ USD sẽ được sử dụng để đảo ngược sự phụ thuộc gia tăng của Mỹ vào dầu mỏ của nước ngoài, bằng cách phát triển công nghệ cần thiết để có thể thương mại hoá pin nhiên liệu dùng hydro cung cấp năng lượng cho ô tô, xe tải, các căn hộ và doanh nghiệp, tránh gây ô nhiễm và phát thải khí nhà kính. Sáng kiến này cải thiện cơ bản an toàn năng lượng của Mỹ nhờ giảm thiểu nhu cầu nhập khẩu dầu mỏ. Đồng thời, đây sẽ là một yếu tố chủ chốt của các chiến lược về biến đổi khí hậu và không khí sạch của Tổng thống.

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 về 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.

Sau khi đưa ra Sáng kiến, Ban công tác của Hội Vật lý Mỹ và Bộ Năng lượng Mỹ đã tiến hành các bước hỗ trợ nhiệm vụ đầy thách thức này. Sau khi nghiên cứu kỹ sáng kiến, Ban công tác về các vấn đề công chúng của Hội Vật lý Mỹ kết luận cần khắc phục nhiều trở ngại kỹ thuật để có thể thực hiện được kế hoạch. Trước hết, liệu các cải tiến về công suất hoặc chi phí, ít nhất là ở mức cao hơn các công nghệ hiện có, có cần thiết đối với động cơ hydro để đạt tới quy mô sản xuất hàng loạt và để có khả năng tiếp cận đến các chủ sở hữu xe hay không. Thứ hai là, cuộc nghiên cứu tìm kiếm các loại vật liệu mới dùng trong chế tạo bồn nhiên liệu hydro có phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng trung bình không. Ngoài ra, còn phải giải quyết vấn đề an toàn liên quan đến khả năng trữ hydro. Cho đến nay, còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết giữa năng lực công nghệ hiện tại và yêu cầu công suất mong muốn. Ban công tác đã đưa ra một số khuyến nghị để khắc phục những trở ngại này.

Mặt khác, ngày 10/3/2004, Bộ Nặng lượng Mỹ đã công bố ''Kế hoạch Thúc đẩy hydro'' (Hydrogen Posture Plan). Mục tiêu dài hạn này tiếp tục các chiến lược và các biện pháp cụ thể cần thiết để thúc đẩy thương mại hoá công nghệ vào năm 2015. Để đẩy nhanh quá trình chuyền đổi sang nền kinh tế hydro và tối đa hoá hiệu quả, Kế hoạch Thúc đẩy cũng phối hợp các hoạt động nghiên cứu và phát triển trong các văn phòng, bao gồm các văn phòng về khoa học năng lượng hoá thạch, năng lượng hạt nhân và năng lượng tái tạo.

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. Nếu mọi việc trôi chảy và với một chút may mắn, chiếc xe ô tô đầu tiên được ra đời trong năm nay sẽ là loại xe sử dụng nhiên liệu hydro.

(Nguồn: TTQLNĐ)

Phát triển pin nhiên liệu ở một số nước Đông Á


Trong 30 năm gần đây, nhiều nước trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu và phát triển PNL và đã đạt được tiến bộ đáng kể về chất điện phân rắn polyme. Các chuyên gia trong lĩnh vực PNL tin rằng, trong những năm sắp tới sẽ sản xuất được pin nhiên liệu quy mô thương mại dùng cho ô - tô chạy PNL và trạm phát điện phục vụ sinh hoạt và thương mại.

1. Tình hình chung và triển vọng phát triển pin nhiên liệu (PNL) trên toàn thế giới.

Người tiêu dùng ngày càng đánh giá cao vai trò tích cực của PNL dùng cho ô-tô thiết bị truyền và thu hình. Cản trở lớn nhất để đưa PNL vào sử dụng quy mô lớn (thương mại) chính là giá chế tạo.

Tuy nhiên, trên thực tế để sử dụng ở quy mô thương mại, giá thành chế tạo thiết bị điện tĩnh tại chạy PNL phải giảm xuống mức dưới 1.500 USD/kW, PNL chạy ô-tô phải ở mức dưới 100 USD/kW.

Tình hình phát triển PNL và giá thành sản xuất

Loại PNL Giai đoạn phát triển Giá thành chế tạo hiện nay, USD/kW
PNL sử dụng trực tiếp kim loại Nghiên cứu cơ bản > 10.000
NL cacbonat nóng chảy Nghiên cứu thực nghiệm > 10.000
NL oxyt, rắn Nghiên cứu thực nghiệm

> 10.000

PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn Hệ thử nghiệm-công nghiệp Khoảng 10.000
PNL axit photpho Thương mại hoá Nhỏ hơn hoặc bằng 10.000

Cho đến nay, mới có các hệ thống cấp điện tĩnh tại sử dụng PNL axít photpho công suất 50, 100 và 200 kW tuỳ theo các ứng dụng cụ thể (không kể các hệ thống PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn dùng cho mục đích đặc biệt, trong đó có dùng cho kỹ thuật vũ trụ và quân sự).

2. Tình hình nghiên cứu chế tạo PNL ở Châu Á

2.1. Tình hình nghiên cứu chế tạo PNL ở Nhật Bản

Trong vòng 30 năm gần đây, các hãng công nghiệp của Nhật Bản đã chịu chi trên 200 tỷ Yên (tương đương 1,54 tỷ USD) cho nghiên cứu chế tạo PNL. Các công tnh nghiên cứu và triển khai (R&D) của Nhật Bản chủ yếu tập trung vào PNL axít photpho cacbonat nóng chảy, PNL oxyt rắn và PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn. Hiện nay, trên thực tế mới chỉ sử dụng được lọại PNL axit photpho cho thiết bị cấp điện tĩnh tại. Việc đưa vào khai thác thương mại ô - tô chạy PNL và thiết bi cấp điện cho nhà ở trên cơ sở PNL sẽ phải chậm lại so với dự kiến.

Năm 1999, Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp (METI) Nhật Bản đã cho thành lập ''Nhóm Tư vấn về Chiến lược phát triển PNL''. Nhiệm vụ chủ yếu của nhóm này là tăng cường các nỗ lực phát triển PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn và xây dựng kết cấu hạ tầng hydrô. Nhật Bản đã có quy định thời hạn cụ thể (theo năm) đưa vào khai thác ô-tô chạy PNL và thiết bị cấp điện tĩnh tại bằng PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn, xác định rõ ràng các nhiệm vụ phát triển công nghệ, chỉ rõ những vấn đề trang bị lại cần giải quyết. METI đã quyết định tăng kinh phí cho các công trình R&D PNL, trước hết là PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn, cũng như công nghệ thu hồi nhiên liệu, sản xuất ácquy liti cho ô-tô điện, tiến hành các thử nghiệm phương tiện giao thông chạy bằng PNL hđrô, thực hiện Chương trình WE - NET về năng lượng hydrô. Tổng kinh phí năm 2002 cho các dự án này tăng 34% so với năm 2001 và đạt giá trị 22 tỷ Yên (183 triệu USD).

Nhóm Tư vấn đã xác định mục tiêu cụ thể: đến năm 2010 chế tạo 50.000 ô-tô chạy PNL, năm 2020 - 5 triệu, đưa vào khai thác thiết bị phát điện từ PNL tới năm 2010 với tổng công suất 2.100 MW, năm 2020 là 10.000 MW. Tham gia Hiệp hội Thương mại hoá PNL Nhật Bản có 134 hãng công nghiệp và tổ chức nghiên cứu.

Kinh phí cho các công trình phát triển công nghệ PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn trong năm 2002 ở Nhật Bản ước tính khoảng 8,4 tỷ Yên (70 triệu USD). Mục tiêu mà Nhật Bản đặt ra cho giai đoạn 2002-2004 là hoàn tất ''Dự án Chế tạo ô-tô PNL trên cơ sở hydrô và hê thống thiết bị phát điện trên cơ sở PNL'' ở Tokyo và Yokohama. Riêng năm 2002, dự án này đã được cấp 2,5 tỷ Yên (21 triệu USD).

Một số hãng ô -tô lớn của Nhật Bản đã chế tạo thành công ô-tô chạy PNL trên cơ sở điện phân polyme rắn. Các xí nghiệp công nghệ ô-tô đã tự nghiên cứu chế tạo PNL và hệ thống dẫn động sức kéo. Năm 2001, hãng Toyota đã cho trình làng chiếc ô-tô FCHV-3 chạy PNL công suất 90 kW. Sau đó ít lâu, Toyota đã giới thiệu tiếp FCHV-4 chạy PNL trên cơ sở hydrô nén. Năm 2000, hãng Honda đã giới thiệu ô-tô chạy PNL trên cơ sở hydrô nhãn hiệu FCX-V3 công suất 70 kW. Loại PNL này được chế tạo tại các xí nghiệp của hãng Ballard (Canađa) Đến năm 2001, Honda cho ra đời mẫu mới FCX-V4 chạy được 300 km. Nhiên liệu cho hệ thống PNL của FCX-V4 là hydrô, nén ở áp suất 35 Mpa. Ngoài ra, các hãng Nissan, Mazda. Daihatsu Kogyo cũng chế tạo được ô tô chạy PNL.

Trong khuôn khổ của Chương trình WE-NET, từ năm 1999, Nhật Bản đã tiến hành nghiên cứu đưa vào vận hành các trạm cấp nhiên liệu hydrô cho ô-tô. Tháng 2-2002, một số trạm cấp nhiên liệu hydrô đã được đưa vào vận hành ở các thành phố Osaka và Takamasu, tháng 7-2002 sẽ có nhiều hãng chế tạo ô tô của Nhật Bản thực hiện các dự án phát triển các phương tiện giao thông chạy PNL. Dự tính đến năm 2010, số lượng ô-tô chạy PNL ở Nhật Bản sẽ đạt 50.000 chiếc, năm 2020 lên đến 5 triệu chiếc, số trạm cấp nhiên liệu hydrô năm 2020 là 4.000 trạm.

2.2. Tình hình nghiên cứu chế tạo PNL ở Hàn Quốc.

Tại Hàn Quốc, công tác nghiên cứu và phát triển PNL còn đang ở giai đoạn bắt đầu. Tuy vậy nước này cũng đã có các hệ thống thiết bị PNL ở dạng thành phẩm công suất 50 và 200 kW.

Năm 1987, Bộ Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc đã soạn thảo "Chương trình Nghiên cứu và phát triển PNL axit photpho''. Năm 1989, Bộ Thương mại, Công nghiệp và Năng lượng đã đề xuất "Chương trình Công nghê năng lượng thay thế'', trong đó có lĩnh vực phát triển hệ thống PNL axít photpho công suất 40 kW. Đến năm 1992, Chính phủ Hàn Quốc đã đưa nhiêm vụ nghiên cứu và phát triển PNL thành một nôi dung quan trọng trong Chương trình quốc gia lớn mang tên "Han Project". Nội dung cơ bản trong '' Chương trình quốc gia về PNL" của Hàn Quốc thể hiện ở bảng dưới đây:

Loại PNL

1992 - 1996

1997 - 2001

2002 - 2006

PNL axit photpho

Bộ PNL công suất 50 kW. Hệ thống phát điện trên cơ sở PNL công suất 50-200 kW

Phát triển hệ thống PNL công suất 200 kW. Phát triển có hệ thống thiết bị công suất nhiều MW

Phát triển hệ thống PNL sử dụng quy mô thương mại công suất 200 kW. Nghiên cứu sản xuất hệ thiết bị cỡ MW.

PNL cacbonat nóng chảy

Phát triển hệ thiết bị công suất 20 và 100 kW

Phát triển trạm cấp nhiên liệu công suất 200 kW

PNL ôxyt rắn

Bộ PNL công suất 100 W

Bộ PNL công suất 2 kW

Chương trình sẽ hoàn thành sau

PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn

Bộ PNL công suất 1kW

Bộ PNL công suất 15kW

Hệ thiết bị công suất 25 kW

Triển vọng phát triển PNL ở Hàn Quốc có nhiều hứa hẹn, song để đạt đến mức tin cậy và kinh tế thì còn phải nỗ lực rất nhiều. Do đó, Bộ KH&CN, Bộ Thương mại, Công nghiệp và Năng lượng của Hàn Quốc xây dựng nhiều chương trình nghiên cứu và phát triển cấp nhà nước, giao cho các Viện nghiên cứu chuyên ngành, các trường đại học và các hãng công nghiệp thực hiện. Trong tương lai gần, hoạt động nghiên cứu và phát triển PNL ở Hàn Quốc tập trung vào chế tạo PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn và cacbonat nóng chảy công suất từ 2-3 kW đến 200 kW.

2.3. Nghiên cứu và phát triển PNL ở Trung Quốc

Hoạt động nghiên cứu PNL ở Trung quốc đã có từ trên 30 năm nay, khởi đầu ở Viện Vật lý hoá học và Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc. Trong giai đoạn 1960-1970, các tổ chức nghiên cứu này đã nghiên cứu phát triển PNL kiềm. Từ năm 1995, Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn, PNL cacbonat nóng chảy và PNL oxyt rắn. Năm 2001, Chính phủ Trung Quốc đã bắt đầu triển khai Dự án nghiên cứu và phát triển ''kế hoạch phát triển công nghệ cao - Kế hoạch 863'', trong đó có lĩnh vực chế tạo và khai thác ô-tô sử dụng nhiều loại nhiên liệu, ô-tô điện, phương tiện giao thông chạy PNL, bộ PNL,vật liệu cho PNL cũng như công nghệ sản xuất và lưu trữ hydrô. Kinh phí dành cho các nghiên cứu trong lĩnh vực này, khoảng 900 triệu NDT (110 triệu USD).

Năm 1996, Trung Quốc đã chế tạo được PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn, công suất 5 kW; năm 2001 nghiên cứu thành công thiết bị PNL cacbonat nóng chảy, công suất 1 kW, thiết bị PNL oxyt rắn công suất 200 kW và 800 kW.

Đối tượng thu hút sử dụng và thúc đẩy mạnh nhất PNL là ô-tô và trạm cấp điện cho nhà ở.Trong số các loại PNL, có triển vọng nhất là PNL trên cơ sở chất điện phân polyme rắn. Vì loại PNL này cho phép trong thời hạn ngắn nhất tiếp cận với '' Thế kỷ hydrô". Vì PNL trên cơ sở hydrô có thể thoả mãn nhu cầu về nhiên liệu cho phương tiện giao thông và hạn chế được ô nhiễm môi trường.

(Nguồn: TTQLNĐ)

Friday, August 19, 2005

Hydrogen

Report 6:2002
Hydrogen

Bjørnar Kruse, Sondre Grinna, Cato Buch

Bellona Report 6:02, "Hydrogen - Status and possibilities"

Published by Bellona Foundation 2002

Files you may download:
PDF Version 1.1 MB
Report 6:2002 "Hydrogen" is available in PDF format (Acrobat Reader 4.0 or higher).


Contents

Preface
In a global perspective, hydrogen as an energy carrier will be of central importance in diminishing the greenhouse effect and local pollution.
Abstract
The world now faces tremendous challenges associated with greenhouse gas emissions, climatic change, and the need for a sustainable development.
Introduction
The atmosphere contains greenhouse gases, of which CO2, CH4, N2O and H2O are the primary ones.
Visions and challenges
Jules Verne was well updated on new technologies and patents, and loved to portray the use of them. Verne was aware of the fuel cell technology that had been patented in 1839 when he wrote The Mysterious Island.
Hydrogen technologies
The hydrogen atom is made up of a nucleus with positive charge and one electron. The hydrogen molecule is made up of two hydrogen atoms and is the most basic of all molecules.
The Transportation Sector
The transportation sector accounts for 31% of the total energy usage in the EU. 98% of the sector uses petroleum-based fuel.
The Energy Sector
The energy sector, as with transportation, is a heavy user of fossil fuels. 85% of the world’s commercial sale of energy is based on fossil fuels. About 35,000 TWh – 1/3 of the world’s total primary energy consumption – is used to produce electricity.
Safety
Energy carriers used as fuel are by definition explosive and fire hazards. Different types of fuel have quite varying physical properties, and must therefore be handled differently. No fuel system can be described as totally safe, but the risk of accidents can be reduced significantly by appropriate storage, handling and transportation methods.
References

Appendix 1: Physical data for hydrogen

No printed copies - yet


Wednesday, August 17, 2005

Pin chạy bằng nước tiểu


22:40' 16/08/2005 (GMT+7)

Các nhà vật lý Singapore vừa tạo ra loại pin đầu tiên chạy bằng nước tiểu. Với kích cỡ bằng một chiếc thẻ tín dụng, loại pin này có thể là nguồn điện hữu ích đối với những thiết bị kiểm tra sức khoẻ rẻ tiền cũng như điện thoại di động trong trường hợp khẩn cấp.

Soạn: AM 518071 gửi đến 996 để nhận ảnh này
Mẫu nước tiểu xét nghiệm

Xét nghiệm nước tiểu có thể giúp bác sĩ phát hiện một số bệnh. Loại pin mới cho phép mẫu nước tiểu đang được xét nghiệm tạo ra điện cho chính thiết bị chẩn đoán. Theo Ki Bang Lee thuộc Viện công nghệ sinh học và công nghệ nano Singapore, pin có thể tạo ra hiệu điện thể chừng 1,5V với công suất tương ứng 1,5microwatt và chỉ sử dụng 0,2ml nước tiểu.

Pin được làm bằng một lớp giấy lọc có tẩm đồng clorua. Giấy được kẹp giữa hai dải magiê và đồng. Sau đó, chiếc bánh sandwich này được bọc nhựa để liên kết toàn bộ các thành phần với nhau. Kết quả là pin chỉ dày có 1mm, dài 50mm và rộng 30mm, nhỏ hơn một chiếc thẻ tín dụng. Để kích hoạt pin, một giọt nước tiểu được thêm vào và thẩm thấu qua lớp giấy lọc. Các hoá chất hoà tan và phản ứng để sản xuất điện. Lớp magiê hoạt động như cực dương trong khi đồng clorua hoạt động như cực âm.

Nếu một giọt nước tiểu được thêm vào 15 giờ sau khi pin được kích hoạt lần đầu tiên, pin tiếp tục sản xuất điện. Lee cho biết pin hiện phù hợp đối với những thiết bị dùng một lần, vẫn chưa thể cấp điện cho máy tính xách tay và máy nghe nhạc. Tuy nhiên, hiệu điện thế, dòng điện và công suất của pin có thể được cải tiến bằng những thiết kế khác biệt hoặc thay đổi vật liệu. Ông tin rằng hệ thống pin này có thể được tích hợp vào các con chip sinh học dò bệnh tật tại gia đình.

  • Minh Sơn (Theo NewScientist)

Monday, August 15, 2005

Types Of Fuel Cells


|Archives| Charts| Companies/Links| Conferences| How A Fuel Cell Works | Patents|
| Types of Fuel Cells | The Basics | Fuel Cell News | Basics on Hydrogen | Search |



Thursday, August 11, 2005

Dùng ánh sáng mặt trời tách kẽm và sản xuất hydro


03:25' 10/08/2005 (GMT+7)

Các nhà khoa học Israel đã chinh phục năng lượng mặt trời để tách kẽm rồi sau đó đổ nước lên kẽm nhằm tạo hydro.

Soạn: AM 511414 gửi đến 996 để nhận ảnh này
64 tấm gương hội tụ ánh sáng vào lò phản ứng.

Nếu được cải tiến, quy trình này có thể là một phương pháp sản xuất hydro hiệu quả hơn và sạch hơn dành cho xe cộ sử dụng pin nhiên liệu. Các phương pháp sản xuất hydro hiện nay phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch hoặc công nghệ tách nước chưa hiệu quả, do vậy giá thành hydro còn cao.

Từ lâu, con người đã biết các kim loại như kẽm có thể giải phóng hydro khỏi nước. Tuy nhiên, tinh lọc kim loại này lại là một công việc khó khăn. Phương pháp tách kẽm truyền thống từ quặng liên quan tới nhiều giai đoạn hoá học, bể axít và điện năng. Các nhà nghiên cứu thuộc nhà máy điện mặt trời, Viện khoa học Weizmann, đã tìm ra một cách tách kẽm kim loại: sử dụng 64 tấm gương có đường kinh 7m để hội tụ một chùm ánh sáng mặt trời lên một tháp chứa khoáng chất kẽm oxít và than củi. Chùm tia tạo ra 300kilowat điện, nung nóng lò phản ứng tới 1.200 độ C và cho ra lò 50kg bột kẽm mỗi giờ.

Mặc dù vậy, quy trình trên còn chưa hoàn toàn sạch. Phản ứng hình thành kẽm cũng phát thải CO từ than củi. CO sau đó được biến thành CO2 trong khí quyển. Tuy nhiên, CO trong phản ứng của Epstein có nguồn gốc từ thực vật chứ không phải nhiên liệu hoá thạch. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu hy vọng thay thế than củi bằng chất thải nông nghiệp. Nếu họ có thể tạo những tấm gương mặt trời để nung nóng mọi thứ lên tới 1.800 độ C, họ sẽ có thể tách kẽm mà không làm phát thải CO2.

Nhóm nghiên cứu đang cố gắng tạo ra các kim loại nhẹ hơn, chẳng hạn như magiê, theo cách tương tự. Tuy nhiên, những kim loại đó đòi hỏi nhiệt độ cao hơn. Theo Epstein, nếu có thể tìm ra một phương pháp sạch để sản xuất những kim loại này, có thể sử dụng chúng để sản xuất hydro ngay trong ôtô, không phải vận chuyến khí hydro. John Maddy, chuyên gia năng lượng hydro thuộc ĐH Glamorgan (Anh), cho rằng đây là một phương pháp hay song vận chuyển kẽm hoặc hydro đường dài là một trở ngại lớn.

  • Minh Sơn (Theo Nature)

Wednesday, August 03, 2005

Xe máy không ô nhiễm


ENV chạy bằng pin nhiên liệu, hầu như không phát ra tiếng ồn và không gây ô nhiễm môi trường.

Một loại môtô duyên dáng chạy bằng pin nhiên liệu, hầu như không phát ra tiếng ồn và không gây ô nhiễm môi trường sẽ có mặt trên các đường phố Mỹ vào cuối năm 2006.

Chiếc xe được gọi là ENV, tên tắt của Phương tiện Không Phát thải. Công ty Intelligent Energy có trụ sở tại London (Anh) đã quyết định tự mình phát triển loại xe này sau nhiều năm chịu cảnh công nghệ pin nhiên liệu của hãng bị các nhà sản xuất tiếp nhận lạnh nhạt.

Trái tim của xe là một bộ pin nhiên liệu nén, hoạt động trên nguyên tắc màng trao đổi proton. Pin sẽ biến năng lượng hoá học của hydro và một chất ôxy hoá (trong trường hợp này là ôxy) thành điện năng.

ENV đạt tốc độ tối đa 80 km/giờ và có thể chạy 160 km hoặc 4 giờ liên tục bằng một bình hydro nén. Chi phí cho mỗi lần nạp nhiên liệu khoảng 4 USD. ENV tạo ra tiếng ồn không lớn hơn một chiếc máy tính và nó chỉ thải nhiệt và nước ra môi trường. Những người sử dụng chiếc xe này đã ví von việc lái một chiếc môtô gần như im lặng với trượt tuyết, lướt sóng, đi thuyền buồm và dùng tàu lượn.

"Nếu bạn lái xe ra ngoại ô, bạn có thể ngửi thấy mùi hương đồng nội, nghe tiếng chim líu lo mà không hề quấy rầy đến thiên nhiên", Giám đốc dự án Andy Eggleston nói. "Các loài chim sẽ không bay đi vì sợ hãi".

Intelligent Energy dự kiến tung sản phẩm ra thị trường Mỹ với giá từ 6.000 đến 8.000 USD. Công ty tin rằng ENV sẽ hấp dẫn với cả những người thành thị có nhu cầu đi lại thường xuyên cũng như những người coi nó như trò giải trí.

T. An (theo National Geographic)

Tuesday, August 02, 2005

Robot hoạt động bằng pin nhiên liệu


Guard-Robo C-4
TTO - Pin nhiên liệu tạo ra điện thông qua các phản ứng hóa học giữa hydro và oxy được xem là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường thay thế các nguồn năng lượng khác. Hiện nguồn năng lượng này đang được sử dụng cho một dạng robot bảo vệ, robot Guard-Robo C-4 của Nhật.

Pin nhiên liệu được sử dụng trong nhiều các sản phẩm khác nhau từ xe máy tới các máy phát điện cho gia đình. Tuy nhiên, một công ty tại Tokyo (Nhật Bản) đã sử dụng nguồn năng lượng này cho một ứng dụng độc đáo: cung cấp năng lượng cho robot bảo vệ và tiếp tân.

Công ty Sohgo, một công ty có chức năng kinh doanh các dịch vụ bảo vệ của Nhật đang phát triển một dạng robot trang bị pin nhiên liệu chạy đều đặn trong vòng 1 tuần mà không cần sạc pin.

Robot này có tên gọi Guard-Robo C-4, trước đây sử dụng pin chì truyền thống và làm việc liên tục trong 2 giờ rưỡi sau 3 giờ sạc pin. Nó được thiết kế như một tiếp tân trong lúc sạc pin và đi tuần tra vài lần trong một đêm khi không sạc pin. Mẫu robot này đã được trưng bày tại cuộc triễn lãm ROBODEX-2003 được tổ chức tại Yokohama vào tháng 8-2003. Để tạo ra sự thân thiện với môi trường, Sohgo hiện đã trang bị pin nhiên liệu cho robot này.

Mẫu robot mới này cao 1,4m, có khả năng định vị tòa nhà theo một chương trình và bản đồ có sẵn. Nó có thể di chuyển giữa các tầng nhà bằng cách gửi một tín hiệu tới trung tâm điều khiển toà nhà khi nó muốn sử dụng thang máy.

Khi Guard-Robo C-4 là tiếp tân, nó sẽ hướng dẫn khách tham quan tòa nhà bằng giọng nói và màn hình cảm ứng. Robot này cũng có thể dẫn khách thăm quan tới vị trí cần đến. Bề ngoài robot có thể thay đổi bằng cách thêm các bộ phận giống như cơ thể con người bao gồm gương mặt, các động tác mô phỏng con người.

Công ty Sohgo đã bán các module của mô hình hiện nay cho Bảo tàng Khoa học Hamamatsu ở quận Shizuoka và Công ty Camera Yodobashi Camera ở quận Fukuoka. Các robot có giá 9,5 triệu yên. Shigeo Tosaka, người phát ngôn của công ty Sohgo nói robot an ninh này đã thu hút được sự quan tâm của nhiều công ty.

Sohgo dự định tung robot này ra thị trường vào cuối năm 2005.

TƯỜNG VY (Theo JapanToday)