Liên hiệp các hội và khoa học 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

Tìm giải pháp phát triển mô hình các tạp chí khoa học
Ngày 4/10 tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và kỹ thuật Việt Nam (Vusta) đã tổ chức hội thảo “Giải pháp phát triển mô hình các tạp chí khoa học” . Phó Vụ trưởng Vụ Báo chí - Xuất bản Ban Tuyên giáo Trung ương Nguyễn Gia Hưng và Trưởng ban Truyền thông và phố biến kiến thức Vusta Lê Thanh Tùng chủ trì hội thảo.

Tin mới

Trường THPT Giao Thủy chung tay bảo vệ môi trường
Sáng ngày 21/10, Trường THPT Giao Thủy, Liên hiệp Hội Việt Nam Việt Nam (LHHVN) đã phối hợp với Liên hiệp hội tỉnh Nam Định, Huyện Đoàn Giao Thủy tỉnh Nam Định tổ chức lễ mít tinh hưởng ứng Chiến dịch làm cho thế giới sạch hơn năm 2024.
Đã mở ra môi trường cởi mở, minh bạch trong hoạt động hội
Ngày 08/10/2024, Chính phủ ban hành Nghị định 126/2024/NĐ-CP, Quy định về tổ chức, hoạt động và quản lý hội tại Việt Nam với nhiều điểm mới. Nghị định này sẽ chính thức có hiệu lực từ ngày 26/11/2024, thay thế cho các quy định cũ (Nghị định 45/2010/NĐ-CP và Nghị định 33/2012/NĐ-CP) nhằm cải tiến và đảm bảo tính minh bạch, hợp pháp trong việc thành lập, vận hành và quản lý các tổ chức hội.
An Giang: Tăng cường hợp tác với các cơ sở giáo dục, đào tạo
Nhận thấy tiềm năng và thế mạnh vượt trội của Trường Cao đẳng Nghề An Giang và Trung tâm Công nghệ thông tin thuộc trường Đại học An Giang (Đại học Quốc gia TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh An Giang (Liên hiệp Hội) đã chủ động thúc đẩy hợp tác và mời hai đơn vị này là thành viên chính thức.
Bắc Giang: Ngày hội Sáng tạo năm 2024
Liên hiệp hội tỉnh vừa phối hợp với Trường TH, THCS, THPT FPT Bắc Giang, Công ty TNHH Phát triển công nghệ giáo dục BG STEAM vừa tổ chức Ngày hội Sáng tạo năm 2024, với 02 hoạt động chủ đạo gồm: Hội thảo: “Vì một Cuộc thi thực chất và hiệu quả” và Trải nghiệm, tham gia trò chơi vận hành robot.
Phụ nữ Liên hiệp Hội Việt Nam trong thời kỳ hiện đại
“Phía sau thành công của một người đàn ông luôn có bóng dáng của người phụ nữ”. Anh em nam giới có được sự thành công trong sự nghiệp, hạnh phúc trong cuộc sống gia đình là nhờ đức tính hy sinh, lòng vị tha của người phụ nữ luôn ở phía sau của họ - người đã làm cho cả thế giới thay đổi và phát triển thế giới tươi đẹp này…”
Phú Yên: Những nữ trí thức góp phần cải thiện đời sống người dân
Trong thời kỳ hội nhập, sự phát triển của khoa học và công nghệ đóng vai trò là nền tảng thúc đẩy các ngành kinh tế - xã hội khác phát triển. Đặc biệt, trong lĩnh vực khoa học và công nghệ (KH&CN) nữ trí thức không chỉ thể hiện khả năng sáng tạo, nghiên cứu mà còn góp phần tạo ra những ứng dụng thực tiễn giúp cải thiện đời sống người dân và phát triển kinh tế.