Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 25/04/2005 23:58 (GMT+7)

Màng gốm có thể là chìa khóa cho việc sử dụng hydro trong tương lai

Trọng tâm nghiên cứu hiện nay là tạo ra phương pháp hiệu quả, kinh tế sản xuất hydro dùng để vận hành pin nhiên liệu. Tuy nhiên, công nghệ này cũng quan trọng trong việc cải thiện sản xuất hydro cho các ứng dụng khác trong công nghiệp hóa chất và các ngành công nghiệp khác. Một số nhà dự báo xu thế "Nền kinh tế hydro" trong tương lai lo ngại về khả năng thiếu nhiên liệu dầu. Tuy nhiên, phương pháp của Argonne cũng có thể làm việc với khí tổng hợp sản xuất từ than như dự báo trong Chương trình "Thế hệ Tương lai" ("FutureGen") của chính quyền Bush đề ra.

Theo Balu Balachandran, Nhà nghiên cứu về gốm và là Giám đốc bộ phận gốm của Cơ quan Công nghệ Năng lượng của Argonne, hydro là nhiên liệu lựa chọn cho tương lai. Công nghệ này tạo ra phương tiện tiến tới tương lai. Các màng gốm giúp không phải sử dụng các cơ sở sản xuất hydro thông thường, giá đắt; một ngày nào đó chúng có thể sẽ được thiết kế nhỏ gọn và hiệu quả, phù hợp để lắp đặt tại mỗi trạm khí.

Giống như các màng gốm khác, màng gốm theo thiết kế mới của Argonne được chế tạo từ vật liệu dẫn điện, tỷ trọng lớn, chỉ cho phép electron và một số ion đi qua. Màng này có các tính chất đặc trưng khác nhau, tùy thuộc vào vật liệu chế tạo. Để đáp ứng mục đích sử dụng, nhóm nghiên cứu của Balachandran đã "phát triển vật liệu gốm-oxyt composit chỉ chuyển vận các ion hydro và electron. Tính chất này cho phép màng có thể tách hydro tinh khiết, thích hợp để vừa sử dụng làm nhiên liệu sạch vừa để sản xuất các sản phẩm khác".

Các tính chất ở nhiệt độ cao

Không giống hầu hết các hệ thống sử dụng màng thông thường, thiết kế hydro của Argonne có thể chịu được nhiệt độ cao đến 900 oC. Tính chất này được coi là một ưu thế trong sản xuất hydro, "vì chúng làm cho các phân tử chuyển động nhanh hơn, có tác dụng đẩy nhiều nguyên tử hydro hơn vào màng". Kết quả là, đẩy nhanh tốc độ quá trình tách khí.

Theo Balachandran, nguyên liệu thô khả dĩ nhất hiện nay là khí tổng hợp "thường được sử dụng để sản xuất điêzen lỏng và nhiên liệu vận tải khác, cũng như hóa chất cho ngành công nghiệp hóa dầu, cao su, nhựa và phân bón". Hiện nay, trong hầu hết trường hợp, khí tổng hợp được chế biến từ khí tự nhiên, mặc dù các nghiên cứu đang được tiến hành để đạt tới các phương pháp khí hóa hiệu quả trên cơ sở dùng than.

Khí tổng hợp từ khí tự nhiên được sản xuất bằng cách cho khí phản ứng với oxy. Metan, là thành phần chủ yếu của khí tự nhiên, chứa hydro liên kết chặt chẽ với cacbon, nhưng khí hydro này sẽ được giải phóng khi oxy liên kết với cacbon.

Phương pháp trực tiếp sản xuất hydro này có thể tốn kém. Nhóm nghiên cứu đã đề xuất một giải pháp tiềm năng là sử dụng kỹ thuật hai công đoạn, dùng thêm một màng thứ hai (do Argonne phát triển khoảng 10 năm trước đây) để chiết tách oxy. Trong trường hợp này, các electron ở một phía của màng vận chuyển oxy kết hợp với oxy tạo thành các ion oxy mang điện tích âm có thể di chuyển qua màng. Khi hiện tượng này diễn ra, các electron bị tách ra khỏi các ion, chuyển hóa chúng trở lại thành nguyên tử oxy trung hòa và giải phóng electron để di chuyển lại qua màng, tạo thành nhiều ion hơn nữa.

Quy trình hai công đoạn

Trong các thí nghiệm cuối, nhóm nghiên cứu của Argonne đã chứng minh màng oxy có thể tách oxy, oxy này phản ứng với metan để tạo ra khí tổng hợp. Phân tích của Argonne cho thấy, bổ sung thêm khả năng cho quy trình tách hydro có thể tạo ra phương pháp hiệu quả hơn nhiều để sản xuất hydro tinh khiết. Theo Balachandran, cả hai màng hydro và oxy đều hoạt động được ở nhiệt độ cao như nhau, dẫn đến khả năng có thể vận hành chúng ở dạng tiếp đôi. Một màng bổ sung oxy cho metan để sản xuất khí tổng hợp và màng kia chiết tách hydro khỏi khí tổng hợp.

Balachandran cho biết, các nhà nghiên cứu đã chứng minh được, về nguyên tắc, quy trình này hoạt động, song, để phát triển màng gốm đưa ra thị trường, cần giải quyết một số yêu cầu kỹ thuật, như nâng cấp hệ thống và kết hợp vào các hệ thống sẵn có hiện nay ở các nhà máy điện. Nhóm nghiên cứu do ngành công nghiệp chủ trì đang nghiên cứu phát triển sản phẩm nguyên mẫu dùng trong thực tiễn và Argonne dự kiến, nếu thành công, sẽ có thể đưa công nghệ này ra thị trường trong 5-6 năm nữa.

Nguồn: Technology Forecasts, 6/2004

Xem Thêm

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.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

RIC triển khai Dự án hỗ trợ người dân khắc phục sau bão số 10, 11 tại Tuyên Quang
Ngày 22-23/01, Trung tâm RIC - tổ chức KH&CN phi lợi nhuận trực thuộc Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật (KH&KT) Việt Nam phối hợp với Tổ chức Plan International Việt Nam tổ chức cấp phát tiền mặt cho tổng số 287 hộ dân thuộc 02 xã: Lao Chải và Vị Xuyên, tỉnh Tuyên Quang để khắc phục hậu quả thiên tai do bị ảnh hưởng nặng nề bởi cơn bão số 10 và 11 năm 2025 gây ra.
Liên hiệp hội TP. Cần Thơ tổng kết hoạt động năm 2025: Khẳng định vai trò nòng cốt của đội ngũ trí thức KH&CN
Ngày 20/1, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật TP. Cần Thơ (Liên hiệp hội) tổ chức Hội nghị tổng kết hoạt động năm 2025, phương hướng, nhiệm vụ năm 2026. Hội nghị là dịp đánh giá toàn diện kết quả hoạt động của Liên hiệp hội trong năm qua; đồng thời ghi nhận, tôn vinh những tập thể, cá nhân tiêu biểu có nhiều đóng góp cho sự phát triển khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo của thành phố.
Lịch sử các kỳ Đại hội của Đảng Cộng sản Việt Nam
Trải qua 13 kỳ Đại hội, Đảng Cộng sản Việt Nam đã không ngừng khẳng định vai trò lãnh đạo, dẫn dắt sự nghiệp cách mạng Việt Nam đi từ thắng lợi này đến thắng lợi khác. Mỗi kỳ Đại hội không chỉ là dấu mốc chính trị trọng đại của Đảng và dân tộc, mà còn ghi dấu những thành tựu to lớn, có ý nghĩa lịch sử trên chặng đường xây dựng và phát triển đất nước.