Vật liệu mới dựa trên hydro: Khai thác tiềm năng to lớn của hydro

• tác giả:
• tên tác giả

  Tầm nhìn lượng tử
• 23 Tháng Tư, 2024

Tóm tắt thông tin chi tiết

Các nhà khoa học đã nghĩ ra phương pháp chuyển đổi hydro sunfua, một sản phẩm phụ công nghiệp có mùi hôi, thành hydro và lưu huỳnh hữu ích bằng cách sử dụng các hạt nano vàng và ánh sáng. Cách tiếp cận này đơn giản hóa quy trình và có thể giảm chi phí cho các ngành công nghiệp đồng thời mở ra cánh cửa cho các nguồn năng lượng sạch hơn, chẳng hạn như biến nước biển thành nhiên liệu hydro. Những tiến bộ này có ý nghĩa sâu rộng, từ giảm ô nhiễm môi trường đến định hình lại thị trường năng lượng toàn cầu và tạo ra cơ hội việc làm mới trong nền kinh tế xanh.

Bối cảnh vật liệu cơ bản hydro mới

Vào năm 2022, các kỹ sư và nhà khoa học từ Đại học Rice đã phát triển một phương pháp cải tiến cho các nhà máy lọc hóa dầu để biến khí hydro sunfua, một sản phẩm phụ có vấn đề với mùi trứng thối khó chịu, thành khí hydro và lưu huỳnh có giá trị. Tiến bộ này đặc biệt phù hợp với các ngành công nghiệp liên quan đến việc loại bỏ lưu huỳnh khỏi dầu mỏ, khí đốt tự nhiên, than đá và các sản phẩm khác, trong đó việc sản xuất khí hydro sunfua là một vấn đề quan trọng. Quá trình này tận dụng các hạt nano vàng để xúc tác quá trình chuyển đổi hydro sunfua thành hydro và lưu huỳnh chỉ trong một bước duy nhất được cung cấp năng lượng bằng ánh sáng. Phương pháp này thể hiện sự thay đổi so với các phương pháp truyền thống như quy trình Claus, vốn phức tạp hơn và tạo ra lưu huỳnh nhưng không tạo ra hydro. 

Công nghệ này được cấp phép cho Syzygy Plasmonics, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Houston, hứa hẹn mang lại giải pháp tiết kiệm chi phí hơn để xử lý hydro sunfua với các ứng dụng tiềm năng ngoài môi trường công nghiệp, bao gồm xử lý khí thải và chất thải động vật. Ở một mặt khác, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã đạt được những bước tiến trong việc sản xuất hydro trực tiếp từ nước biển thông qua điện phân, bỏ qua nhu cầu về nước có độ tinh khiết cao. Phương pháp này có thể mở rộng đáng kể nguồn nước để sản xuất hydro, tận dụng các đại dương trên Trái đất như một nguồn tài nguyên gần như vô tận. 

Bằng cách đưa một lớp axit lên trên các chất xúc tác, các nhà nghiên cứu đã giảm thiểu được những thách thức liên quan đến quá trình điện phân nước biển, chẳng hạn như sự hiện diện của các ion clo và sự hình thành các chất rắn không hòa tan. Cách tiếp cận này không chỉ duy trì hiệu quả của quá trình điện phân mà còn mở ra cơ hội sử dụng nhiều loại nước khác nhau, bao gồm cả nước máy và nước ngọt tự nhiên. Với nhu cầu hydro ngày càng tăng, như Cơ quan Năng lượng Quốc tế chỉ ra, sự phát triển này có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu tiêu thụ năng lượng toàn cầu với nguồn tài nguyên bền vững và dồi dào.

Tác động gián đoạn

Xu hướng sử dụng vật liệu gốc hydro để xử lý năng lượng và xử lý chất thải thể hiện sự thay đổi đáng kể trong cách các ngành công nghiệp có thể quản lý các thách thức môi trường. Đối với các cá nhân, sự sẵn có ngày càng tăng của các nguồn năng lượng sạch có thể dẫn đến những lựa chọn lối sống bền vững hơn, chẳng hạn như ô tô chạy bằng pin nhiên liệu hydro chỉ thải ra nước. Bằng cách áp dụng các công nghệ này, các công ty có thể hưởng lợi từ việc giảm chi phí vận hành và nâng cao hồ sơ trách nhiệm của công ty, có khả năng biến các sản phẩm phụ bị lãng phí thành tài nguyên có giá trị. Hơn nữa, sự thay đổi này có thể kích thích tạo việc làm trong các lĩnh vực mới tập trung vào phát triển và duy trì cơ sở hạ tầng công nghệ hydro.

Đối với các chính phủ, đầu tư chiến lược vào nghiên cứu và mở rộng quy mô công nghệ sản xuất hydro có thể đưa một quốc gia trở thành quốc gia dẫn đầu trong nền kinh tế xanh mới nổi. Bằng cách thiết lập các khung pháp lý khuyến khích áp dụng công nghệ hydro, các chính phủ có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon quốc gia và đáp ứng các cam kết quốc tế về khí hậu. Ngoài ra, việc chuyển đổi phương tiện giao thông công cộng và dịch vụ đô thị sang năng lượng hydro có thể đóng vai trò là mô hình cho việc áp dụng năng lượng sạch, khuyến khích sự tham gia của khu vực tư nhân.

Trên quy mô toàn cầu, sự chuyển đổi sang các vật liệu và công nghệ dựa trên hydro có khả năng làm thay đổi địa chính trị năng lượng. Các quốc gia có nguồn năng lượng tái tạo dồi dào có thể trở thành những quốc gia chủ chốt trong nền kinh tế hydro, giảm sự phụ thuộc của thế giới vào các quốc gia xuất khẩu nhiên liệu hóa thạch. Hơn nữa, khi công nghệ sản xuất hydro từ nước biển phát triển, việc tiếp cận năng lượng sạch có thể trở nên công bằng hơn, có khả năng làm thay đổi triển vọng kinh tế của các quốc gia ven biển và hải đảo.

Ý nghĩa của vật liệu dựa trên hydro mới

Ý nghĩa rộng hơn của vật liệu dựa trên hydro mới có thể bao gồm: 

• Tăng cường đầu tư vào các dự án năng lượng tái tạo, như trang trại năng lượng mặt trời và gió, để điện phân năng lượng để sản xuất hydro.
• Phát triển các tiêu chuẩn và quy định an toàn mới về lưu trữ, vận chuyển và sử dụng hydro, đảm bảo an toàn cho cộng đồng và môi trường.
• Sự thay đổi trong ngành công nghiệp ô tô tập trung vào các phương tiện sử dụng pin nhiên liệu hydro, dẫn đến sự sụt giảm trong sản xuất ô tô chạy bằng xăng và dầu diesel.
• Tạo cơ hội việc làm mới trong lĩnh vực sản xuất, phân phối hydro và công nghệ pin nhiên liệu, đa dạng hóa thị trường lao động.
• Quy hoạch đô thị và khu vực kết hợp cơ sở hạ tầng hydro, như trạm tiếp nhiên liệu và nguồn năng lượng tái tạo, thúc đẩy các thành phố sạch hơn.
• Chuyển đổi ngành năng lượng với hydro là nhân tố chính trong việc lưu trữ và cân bằng nhu cầu lưới điện, tăng cường an ninh và độc lập năng lượng.
• Mở rộng các tuyến thương mại toàn cầu về hydro, với các quốc gia giàu tài nguyên tái tạo xuất khẩu sang những quốc gia cần năng lượng sạch.
• Những thay đổi trong hành vi của người tiêu dùng hướng tới các sản phẩm và nguồn năng lượng bền vững hơn, được thúc đẩy bởi nhận thức ngày càng tăng và sự sẵn có của các giải pháp chạy bằng năng lượng hydro.

Các câu hỏi cần xem xét

• Việc chuyển đổi sang nhiên liệu hydro có thể thay đổi thói quen đi lại và đi lại hàng ngày của bạn như thế nào?
• Các cá nhân và doanh nghiệp có thể đóng góp như thế nào vào việc tăng tốc áp dụng công nghệ hydro?