Sản xuất khí hydro: Khí hydro là gì và được tạo ra như nào?
Bạn đã bao giờ tự hỏi hydro thực sự là gì và nó được sản xuất như thế nào chưa? Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét những điều cơ bản và công nghệ được sử dụng để sản xuất hydro và điều gì làm cho hydro trở thành một nguyên tố đặc biệt trong quá trình "xanh hóa" nền công nghiệp sản xuất.
Hydro cũng thường được gọi là “rượu sâm banh của quá trình chuyển đổi năng lượng”. Nhưng làm thế nào chúng ta có thể sản xuất hydro?
Hydro: Nguyên tố hóa học đơn giản nhất và thành phần của nó
Nói một cách đơn giản, hydro là một loại khí không màu, không mùi và không vị. Nó được coi là nguyên tố hóa học đơn giản nhất và phổ biến nhất trong vũ trụ. Hydro bao gồm các hạt nhỏ, proton và electron.
Nó cực kỳ nhạy và có thể kết hợp với các nguyên tố khác để tạo thành các hợp chất như nước. Nó hoạt động như một loại nhiên liệu mạnh và có thể được sử dụng để tạo ra điện, vận hành xe cộ và tạo ra nhiệt. Là một chất mang năng lượng sạch, hydro có tiềm năng giảm tác động đến môi trường và góp phần cung cấp năng lượng bền vững.
Hình 1. Chu trình của khí hydro
Sản xuất hydro thông qua sử dụng công nghệ
Có một số công nghệ sản xuất hydro, có thể được sử dụng tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể và nguồn lực sẵn có. Sau đây là một số phương pháp phổ biến:
Cải cách hơi nước của khí thiên nhiên
Đây hiện là công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất để sản xuất hydro. Trong quá trình này, khí thiên nhiên, chủ yếu bao gồm mêtan, được đun nóng bằng hơi nước khi có chất xúc tác. Theo nghĩa bóng, cải cách hơi nước có thể được coi là “phân hủy” khí thiên nhiên.
Trong quá trình này, metan trong khí thiên nhiên phản ứng với hơi nước, tạo ra hydro (H2) và carbon monoxide (CO). Hydro thu được được tinh chế và sau đó có thể được sử dụng làm nhiên liệu trong xe cộ, để tạo ra điện trong pin nhiên liệu hoặc trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau. Quá trình này không tốn kém, nhưng cũng có những nhược điểm. Carbon dioxide được giải phóng dưới dạng sản phẩm phụ, có tác động đến môi trường.
Điện phân nước
Trong quá trình điện phân, nước được tách thành hydro và oxy với sự trợ giúp của dòng điện. Thiết bị hoặc dụng cụ được gọi là máy điện phân thực hiện quá trình điện phân để thực hiện điều này.
Sản xuất hydro năng lượng mặt trời
Trong phương pháp này, năng lượng mặt trời được sử dụng thay cho năng lượng điện để thực hiện quá trình điện phân. Quá trình này có thể được thực hiện bằng ánh sáng mặt trời trực tiếp hoặc bằng cách tập trung bức xạ mặt trời với sự trợ giúp của gương mặt trời hoặc bộ thu năng lượng mặt trời. Công nghệ mới này có thể được sử dụng ở những quốc gia có đủ ánh sáng mặt trời và giúp sản xuất hydro đặc biệt hiệu quả về mặt chi phí.
Sản xuất hydro nhiệt hóa học (Sản xuất hydro sinh học)
Một số vi sinh vật, chẳng hạn như một số vi khuẩn hoặc tảo, có thể sản xuất hydro thông qua quá trình lên men hoặc quang hợp. Phương pháp này vẫn đang được phát triển, nhưng có tiềm năng trở thành nguồn hydro bền vững và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của loại hình sản xuất này là nguồn tài nguyên hữu hạn.
Tính bền vững của sản xuất hydro: Lựa chọn nguồn năng lượng phù hợp
Hình 2. Trạm khí hydro
Cần lưu ý rằng không phải tất cả các quy trình sản xuất hydro đều bền vững hoặc thân thiện với môi trường như nhau. Tính bền vững của sản xuất hydro phụ thuộc vào nguồn năng lượng được sử dụng và lượng khí thải CO2 trong quá trình sản xuất. Để tận dụng tối đa lợi ích của hydro như một nguồn năng lượng sạch, việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để sản xuất hydro là rất quan trọng.
Việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió hoặc thủy điện có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải CO2 trong quá trình sản xuất hydro, giúp sản xuất hydro bền vững và lâu dài hơn. Hydro thân thiện với môi trường được sản xuất. Đây là một bước quan trọng hướng tới tương lai ít carbon và giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu.
