Trong những năm gần đây, các nước trên thế giới đang đẩy mạnh phát triển ngành năng lượng hydro với tốc độ chưa từng có.Theo báo cáo do Ủy ban Năng lượng Hydro quốc tế và McKinsey cùng công bố, hơn 30 quốc gia và khu vực đã đưa ra lộ trình phát triển năng lượng hydro và đầu tư toàn cầu vào các dự án năng lượng hydro sẽ đạt 300 tỷ đô la Mỹ vào năm 2030.
Năng lượng hydro là năng lượng được giải phóng bởi hydro trong quá trình biến đổi vật lý và hóa học.Hydro và oxy có thể được đốt cháy để tạo ra nhiệt năng và cũng có thể được chuyển đổi thành điện năng bằng pin nhiên liệu.Hydro không chỉ có nhiều nguồn mà còn có ưu điểm là dẫn nhiệt tốt, sạch và không độc hại, nhiệt độ cao trên một đơn vị khối lượng.Nhiệt lượng của hydro ở cùng một khối lượng gấp khoảng ba lần so với xăng.Nó là nguyên liệu thô quan trọng cho ngành công nghiệp hóa dầu và nhiên liệu năng lượng cho tên lửa hàng không vũ trụ.Với lời kêu gọi ngày càng tăng nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu và đạt được mức độ trung hòa carbon, năng lượng hydro được kỳ vọng sẽ thay đổi hệ thống năng lượng của con người.
Năng lượng hydro được ưa chuộng không chỉ vì lượng phát thải carbon bằng 0 trong quá trình giải phóng mà còn vì hydro có thể được sử dụng làm chất mang lưu trữ năng lượng để bù đắp cho sự biến động và không liên tục của năng lượng tái tạo và thúc đẩy sự phát triển quy mô lớn sau này .Ví dụ, công nghệ “điện thành khí” đang được chính phủ Đức thúc đẩy là sản xuất hydro để lưu trữ điện sạch như năng lượng gió và năng lượng mặt trời, những nguồn điện không thể sử dụng kịp và vận chuyển hydro đi một quãng đường dài để đạt hiệu quả cao hơn. việc sử dụng.Ngoài trạng thái khí, hydro còn có thể xuất hiện dưới dạng hydrua lỏng hoặc rắn, có nhiều phương thức lưu trữ và vận chuyển khác nhau.Là một nguồn năng lượng “ghép nối” hiếm có, năng lượng hydro không chỉ có thể thực hiện sự chuyển đổi linh hoạt giữa điện và hydro mà còn xây dựng một “cầu nối” để hiện thực hóa sự kết nối giữa điện, nhiệt, lạnh và thậm chí cả nhiên liệu rắn, khí và lỏng, vì vậy như để xây dựng một hệ thống năng lượng sạch và hiệu quả hơn.
Các dạng năng lượng hydro khác nhau có nhiều kịch bản ứng dụng.Đến cuối năm 2020, tỷ lệ sở hữu toàn cầu đối với xe chạy pin nhiên liệu hydro sẽ tăng 38% so với năm trước.Ứng dụng quy mô lớn của năng lượng hydro đang dần mở rộng từ lĩnh vực ô tô sang các lĩnh vực khác như giao thông, xây dựng và công nghiệp.Khi áp dụng cho vận tải đường sắt và tàu thủy, năng lượng hydro có thể làm giảm sự phụ thuộc của vận tải đường dài và tải trọng lớn vào nhiên liệu dầu khí truyền thống.Ví dụ, vào đầu năm ngoái, Toyota đã phát triển và cung cấp lô hệ thống pin nhiên liệu hydro đầu tiên cho tàu biển.Áp dụng cho thế hệ phân tán, năng lượng hydro có thể cung cấp năng lượng và nhiệt cho các tòa nhà dân cư và thương mại.Năng lượng hydro cũng có thể trực tiếp cung cấp nguyên liệu thô hiệu quả, chất khử và nguồn nhiệt chất lượng cao cho hóa dầu, sắt thép, luyện kim và các ngành công nghiệp hóa chất khác, giảm lượng khí thải carbon một cách hiệu quả.
Tuy nhiên, là một loại năng lượng thứ cấp, năng lượng hydro không dễ có được.Hydro chủ yếu tồn tại trong nước và nhiên liệu hóa thạch dưới dạng hợp chất trên trái đất.Hầu hết các công nghệ sản xuất hydro hiện có đều dựa vào năng lượng hóa thạch và không thể tránh được lượng khí thải carbon.Hiện nay, công nghệ sản xuất hydro từ năng lượng tái tạo đang dần hoàn thiện và hydro thải khí carbon bằng 0 có thể được sản xuất từ việc sản xuất năng lượng tái tạo và điện phân nước.Các nhà khoa học cũng đang khám phá các công nghệ sản xuất hydro mới, chẳng hạn như quang phân nước bằng năng lượng mặt trời để sản xuất hydro và sinh khối để sản xuất hydro.Công nghệ sản xuất hydro hạt nhân do Viện năng lượng hạt nhân và công nghệ năng lượng mới của Đại học Thanh Hoa phát triển dự kiến sẽ bắt đầu trình diễn sau 10 năm nữa.Ngoài ra, chuỗi công nghiệp hydro còn bao gồm lưu trữ, vận chuyển, nạp liệu, ứng dụng và các liên kết khác, cũng đang phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật và hạn chế về chi phí.Lấy việc lưu trữ và vận chuyển làm ví dụ, hydro có mật độ thấp và dễ rò rỉ dưới nhiệt độ và áp suất bình thường.Tiếp xúc lâu dài với thép sẽ gây ra hiện tượng “giòn hydro” và làm hỏng thép.Việc lưu trữ và vận chuyển khó khăn hơn nhiều so với than, dầu và khí tự nhiên.
Hiện nay, nhiều quốc gia xung quanh tất cả các khía cạnh của nghiên cứu hydro mới đang phát triển mạnh mẽ, những khó khăn về kỹ thuật đang phải đẩy mạnh để khắc phục.Với sự mở rộng không ngừng về quy mô sản xuất, lưu trữ và cơ sở hạ tầng vận chuyển năng lượng hydro, chi phí năng lượng hydro cũng có nhiều khả năng giảm.Nghiên cứu cho thấy rằng tổng chi phí của chuỗi công nghiệp năng lượng hydro dự kiến sẽ giảm một nửa vào năm 2030. Chúng tôi kỳ vọng rằng xã hội hydro sẽ tăng tốc.
Thời gian đăng: 30-03-2021