Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ sáu, 25/07/2008 00:03 (GMT+7)

Công nghệ nano trong ngành công nghiệp điện

Cải thiện công nghệ phát điện truyền thống

Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng toàn cầu ngày càng tăng cao, việc nâng cao hiệu suất và tính bền vững của các công nghệ phát điện đang trở nên cấp thiết. Một trong những chìa khoá để giải quyết thách thức này là đổi mới công nghệ, và một vài trong số các giải pháp hứa hẹn nhất đang diễn ra ở phạm vi vật chất nhỏ nhất: công nghệ nano.

Hiện tượng này đang trở nên ngày càng phổ biến ở các nhà máy điện truyền thống. Các đổi mới trên nền tảng công nghệ nano đang chiếm được lòng tin bằng việc cải thiện hiệu suất và vòng đời của các công nghệ hiện tại, đồng thời giới thiệu các thành tố mới mang tính bước ngoặt trong lĩnh vực phát điện.

Lấy ví dụ như các nhà máy điện nhiên liệu hữu cơ hiện đại nơi cần sử dụng các bộ phận có hiệu năng chịu áp suất và nhiệt độ cao để cải thiện hiệu suất, giảm chi phí bảo dưỡng và các mức phát thải: rất nhiều cơ chế hư hỏng ảnh hưởng đến tính năng làm việc của nhà máy như mài mòn, ăn mòn và ôxy hoá - những hư hỏng làm chi phí vận hành mỗi năm tăng lên hàng triệu đô la đối với một nhà máy điện đốt than điển hình - lại chỉ xảy ra trên bề mặt của bộ phận thiết bị.

Các hệ thống phát điện từ than hiệu suất cao và ít phát thải đang được xây dựng hiện nay sử dụng các lớp phủ bằng gốm nano thế hệ mới (new generation of ceramic nanocoatings) để bảo vệ các bộ phận kim loại khỏi bị ăn mòn do đó làm tăng tuổi thọ, tăng công suất và giảm tiêu thụ điện tự dùng. Việc ứng dụng những tiến bộ của công nghệ nano như vậy vào lĩnh vực phát điện quy mô lớn đã dẫn đến những cải thiện đáng kể về độ bền vững và tính năng của các cấu trúc vật liệu ở những nhà máy này.

Các bộ phận của nhà máy điện được hưởng lợi từ những đổi mới về công nghệ nano bao gồm các hệ thống nước thô và xử lý nước sơ bộ, các hệ thống nước làm mát, các hệ thống nước phục vụ và cứu hoả, các bình ngưng, các tháp giải nhiệt trong hệ thống nước làm mát thiết bị phụ, đường ống và các thiết bị gia nhiệt hạ áp, các bình khử khí, các tuabin hơi, các máy phát điện, đường ống gió và các bộ sấy không khí, các hệ thống khử lưu huỳnh trong khói lò hơi, các ống dẫn khói và ống khói.

Tiếp sức cho công nghệ năng lượng thay thế

Mặc dù vậy, lĩnh vực năng lượng thay thế mới là nơi công nghệ nano đang có những đóng góp nổi bật nhất. Ngày nay, ngành công nghiệp năng lượng tái tạo đang thể hiện tốc độ tăng trưởng nhanh nhất trong thị trường năng lượng thế giới: sản lượng phong điện toàn cầu tăng ba lần trong vòng năm năm trở lại đây, còn số lượng các tấm pin quang điện mặt trời được sản xuất ra nhiều gấp sáu lần năm 2000. Công nghệ nano đóng vai trò ngày càng quan trọng.

Chẳng hạn như số lượng các tấm pin quang điện mặt trời từ silicon hiện nay chiếm khoảng 95% toàn bộ các tấm pin mặt trời thương phẩm được bán trên thị trường. Các quá trình, vật liệu và thiết bị nano sử dụng trong lĩnh vực chế tạo chất bán dẫn đã được sử dụng để chế tạo các tấm pin silicon. Ngoài ra, những khám phá trong công nghệ nano đã đưa đến “công nghệ (năng lượng) mặt trời thế hệ kế tiếp” theo cách gọi của nhiều người: các tấm pin mặt trời từ silicon vô định hình siêu mỏng, vô cơ và hữu cơ, được phát triển từ các tinh thể nano, chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với các tấm pin mặt trời từ silicon thông thường. Chúng cũng mềm dẻo hơn, bớt giòn hơn và thậm chí có thể được sơn lên các kết cấu, tạo thêm nhiều khả năng phối hợp thiết kế kiến trúc với xây dựng. Đầu tư nhiều hơn cho nghiên cứu trong các công nghệ này đang tạo ra hiệu quả chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng ngày càng cao hơn, các công nghệ này càng gần hơn so với thời điểm thương mại hoá đầy đủ.

Lĩnh vực pin nhiên liệu cũng được hưởng lợi từ công nghệ nano. Nếu khả năng tồn tích đủ số lượng phân tử hydro vẫn còn là một vấn đề nan giải trong việc phát triển công nghệ pin nhiên liệu để áp dụng ở quy mô lớn, thì công nghệ nano đã mở ra khả năng này ngay trong pin nhiên liệu bằng cách sử dụng các cấu trúc nano của cácbon, zeôlít hoặc đất sét cục. Các điện cực (anốt và catốt) bằng pôlyme và oxít rắn sử dụng kỹ thuật nanô đang được chế tạo và tích hợp vào các pin nhiên liệu tạo ra hiệu suất và tính năng làm việc cao. Công nghệ nanô áp dụng cho pin nhiên liệu tạo ra hiệu quả cao hơn và giảm sử dụng các kim loại quý - chẳng hạn như sử dụng các hạt nano bằng bạch kim để tạo ra bề mặt lớn trên thể tích nhỏ - đồng thời cải thiện chức năng và độ bền vững của màng.

Trong công nghệ năng lượng tái tạo, có thể nói phong điện là nhánh chính được chấp nhận nhiều nhất, dạng năng lượng tái tạo này có giá thành ngày càng trở nên cạnh tranh với các dạng năng lượng truyền thống. Các quốc gia như Đức, Tây Ban Nha và Đan Mạch đã bắt đầu sử dụng một tỷ lệ đáng kể phong điện nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng nhiều của họ. Tiềm năng sử dụng rộng rãi phong điện trên phạm vi toàn cầu vẫn còn rất lớn. Công nghệ nano giúp biến tiềm năng này thành hiện thực nhờ những cải thiện về hiệu suất tuabin gió.

Các loại chất bôi trơn mới chứa các hạt nano có tác dụng như những ổ bi siêu nhỏ giúp làm giảm trở lực ma sát tạo ra tuabin quay, nhờ đó giảm ăn mòn và xước trong toàn bộ vòng đời của máy. Các tiến bộ trong việc tạo ra các lớp phủ nanô, chẳng hạn như các công nghệ triệt băng và tự làm sạch, cũng giúp cải thiện hiệu suất bằng cách loại trừ hoàn toàn việc hình thành và tích tụ băng tuyết và bụi bẩn trên tuabin gió. Đóng góp hứa hẹn nhất của công nghệ nano xuất phát từ việc ứng dụng công nghệ vật liệu tiên tiến, vật liệu nanô compozit, vào các cánh tuabin, tạo ra cánh nhẹ và cánh cứng hơn nhiều. Công nghệ nano tác động đến lĩnh vực phong điện nói chung, bằng cách cải thiện tính năng làm việcvà độ tin cậy nhằm tạo ra tuổi thọ cao hơn, ít hư hỏng do mỏi hơn và chi phí phát điện thấp hơn.

Nhờ đổi mới chúng ta có thể cải thiện hiệu quả của các công nghệ hiện tại và tìm ra những phương cách mới giúp chúng ta trở nên thịnh vượng. Công nghệ nano mang lại cho chúng ta cơ hội đạt được sự phát triển bền vững và vượt qua được một trong những trở ngại lớn nhất của thời đại bằng cách sử dụng một vài trong số những cách thức đơn giản nhất và vi mô nhất.

Nguồn: KH&CN Nhiệt, 5 - 2008, tr 23

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

VUSTA xây dựng đề án vị trí việc làm giai đoạn 2027–2031
Là hội quần chúng được Đảng và Nhà nước giao nhiệm vụ ở Trung ương, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đang tập trung triển khai việc rà soát vị trí việc làm (VTVL), xây dựng phương án biên chế giai đoạn 2027–2031, nhằm hoàn thiện tổ chức bộ máy và nâng cao hiệu quả tập hợp đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ (KH&CN).
Tập huấn sử dụng hệ thống thông tin điều hành tác nghiệp Mặt trận Tổ quốc Việt Nam
Ngày 5/11, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức Hội nghị Hướng dẫn sử dụng phần mềm trong quản lý và điều hành tác nghiệp văn bản đi và đến. Hội thảo nhằm nâng cao kỹ năng sử dụng, khai thác hiệu quả các chức năng của hệ thống số hóa, góp phần tích cực vào quá trình chuyển đổi số toàn diện trong công tác quản lý, điều hành và xử lý văn bản nghiệp vụ tại Cơ quan VUSTA.
Lào Cai: 52 đề tài xuất sắc sẽ được trao giải Cuộc thi lần thứ 21
Chiều 3/11, Ông Giàng Quốc Hưng - Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch UBND tỉnh, Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh, Trưởng Ban Tổ chức Hội thi Sáng tạo kỹ thuật (Hội thi) và Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh (Cuộc thi), chủ trì cuộc họp thống nhất công tác chuẩn bị tổng kết, trao giải Cuộc thi lần thứ 21 và phát động Cuộc thi lần thứ 22.
Cải cách hành chính và chuyển đổi số ở cơ sở cần thực chất hơn
Năm 2026, khi mô hình chính quyền địa phương hai cấp đi vào vận hành, cải cách hành chính và chuyển đổi số đặt ra yêu cầu cao với chính quyền cơ sở. Qua khảo sát tại phường Tuy Hòa, Cư Bao, xã Sơn Hòa, Sông Hinh, Ea Na và Yang Mao, Hội đồng tư vấn Dân chủ – Pháp luật thuộc Ủy ban MTTQ Việt Nam tỉnh Đắk Lắk ghi nhận nỗ lực của địa phương và những vấn đề cần tháo gỡ để nâng cao chất lượng phục vụ.
Tôn vinh tinh hoa đạo học, tiếp nối mạch nguồn hiền tài dân tộc
Từ ngày 5 - 15/11, thành phố Hà Nội tổ chức chuỗi hoạt động kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám (1076–2026), với nhiều chương trình văn hóa, nghệ thuật, triển lãm, trải nghiệm di sản và hội thảo khoa học. Đây là dịp tôn vinh những giá trị bền vững của nền Quốc học Việt Nam, khơi dậy truyền thống hiếu học, tôn sư trọng đạo và tinh thần trọng dụng hiền tài.
Đắk Lắk: Phản biện hồ sơ Dự án nhà máy điện gió, điện mặt trời
Sáng 29/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh đã tổ chức Hội đồng góp ý, phản biện xã hội và phản biện khoa học đối với hồ sơ đề nghị chấp thuận chủ trương đầu tư Dự án Nhà máy điện gió E&M Đắk Lắk tại xã Ea Knốp và xã Cư Prao; Dự án Nhà máy điện mặt trời Jang Pông 2 tại xã Ea Wer.
Góp ý Luật luật An toàn, vệ sinh lao động: Lấy bảo vệ con người và quản trị rủi ro làm trung tâm
Ngày 30/10/2026, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp Hội Khoa học Kỹ thuật An toàn Vệ sinh Lao động Việt Nam (VOSHA) tổ chức Hội thảo "Góp ý dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật An toàn, vệ sinh lao động". Hội thảo do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch VUSTA và GS.TS Lê Vân Trình, Chủ tịch VOSHA đồng chủ trì.
VUSTA công bố các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt
Ngày 30/10/2026, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã trang trọng tổ chức Hội nghị công bố các quyết định quan trọng về công tác cán bộ. Lãnh đạo VUSTA đã trao quyết định nghỉ hưu hưởng chế độ cho 02 cán bộ, chuyên viên, đồng thời trao các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong giai đoạn mới.
Liên hiệp Hội Việt Nam hưởng ứng tháng “Vì người nghèo”
Sáng 27/10, tại Hội trường xã Quốc Oai, Khối thi đua các tổ chức thuộc lĩnh vực Khoa học - Kinh tế - Pháp luật - Giáo dục - Đối ngoại thuộc Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam phối hợp với Ủy ban MTTQ Việt Nam thành phố Hà Nội, Hội Luật gia thành phố Hà Nội và xã Quốc Oai tổ chức Hội nghị “Nghe dân nói, nói dân nghe” và thực hiện Tháng cao điểm vì người nghèo 2026.
Thủ tướng mong muốn đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng kiến tạo chuỗi giá trị mới
Phát biểu tại Diễn đàn Kinh tế mùa Thu 2026, Thủ tướng Lê Minh Hưng khẳng định Việt Nam mong muốn các đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng nghiên cứu, phát triển công nghệ, đổi mới sáng tạo và kiến tạo những chuỗi giá trị mới.