Các Công Nghệ Sản Xuất Hydro & Nhà Phát Triển Liên Quan (Phần 1/3)
Ngày: 30 tháng 12 năm 2025 (Dựa trên tài liệu được cung cấp, ngày trong tệp gốc: 2024)
Nguồn: Tổng hợp từ tài liệu kỹ thuật "HYDROGEN PRODUCTION TECHNOLOGIES & RELEVANT DEVELOPERS (PART 1/3)", tham khảo các nghiên cứu được trích dẫn (ví dụ: Vincent & Bessarabov, 2018).
Giới thiệu:
Tài liệu này khám phá một loạt các công nghệ sản xuất hydro (H₂) đầy hứa hẹn, từ phương pháp điện phân tiên tiến đến các quy trình hóa học và chuyển đổi nhiên liệu hóa thạch. Dưới đây là phần đầu tiên trong loạt bài, giới thiệu về tám công nghệ và nguyên lý hoạt động cơ bản của chúng.
1. Điện Pháp Màng Trao đổi Anion (AEM)
Công nghệ AEM kết hợp những ưu điểm của điện phân PEM và kiềm: sử dụng chất xúc tác không quý hiếm (giảm chi phí) nhưng vẫn đạt mật độ năng lượng và hiệu suất tương tự PEM. Để trở nên khả thi về thương mại, công nghệ này cần cải thiện hơn nữa về hiệu suất năng lượng, độ bền màng, khả năng vận hành và giảm chi phí.
2. Điện Phân Kiềm Áp Suất Khí Quyển (Atmospheric AEL)
Đây là công nghệ cổ điển sử dụng hai điện cực trong chất điện phân kiềm lỏng (như KOH hoặc NaOH). Một màng ngăn tách khí sản phẩm và tạo điều kiện vận chuyển ion hydroxit (OH⁻). Hydro được tạo ra ở áp suất khí quyển, đòi hỏi phải nén thêm trước khi lưu trữ và vận chuyển.
3. Điện Phân Mao Dẫn (Capillary Electrolysis)
Công nghệ này vận chuyển nước đến cả hai điện cực (tạo hydro và oxy) thông qua một bộ phân tách mao dẫn xốp giữa các điện cực. Ưu điểm chính là hoạt động không tạo bọt khí tại điện cực, từ đó nâng cao hiệu suất và hiệu năng.
4. Lò Phản ứng Màng Gốm (Ceramic Membrane Reactor)
Có hai loại chính:
-
Lò phản ứng màng xúc tác truyền thống: Sử dụng chất xúc tác nhiệt hóa và áp suất cơ học để chiết xuất hydro, thường tạo ra hydro ở áp suất thấp.
-
Lò phản ứng điện hóa: Sử dụng điện áp để đẩy hydro qua màng dẫn proton. Màng ở trạng thái rắn và không thấm khí, đảm bảo độ tinh khiết cao của hydro. Áp suất hydro có thể được tăng lên đơn giản bằng cách tăng dòng điện.
5. Vòng Tuần Hoàn Hóa Học (Chemical Looping)
Quy trình này sử dụng hệ thống hai tầng lưu động (hoặc kết hợp giữa tầng di chuyển và tầng lưu động). Một oxit kim loại đóng vai trò chất mang oxy cho quá trình đốt cháy trong lò phản ứng nhiên liệu. Kim loại bị khử sau đó di chuyển đến lò phản ứng không khí, được tái oxy hóa và quay trở lại, hoàn thành một vòng tuần hoàn. Lợi ích là quá trình đốt cháy hiệu quả hơn với khả năng giảm phát thải và thu hồi năng lượng tốt hơn.
6. Chlor-Alkali
Đây là quá trình điện phân dung dịch natri clorua (muối ăn) để sản xuất các hóa chất cơ bản: Clo (Cl₂) và Natri hydroxit (NaOH). Hydro được tạo ra như một sản phẩm phụ có giá trị trong hầu hết các quy trình chlor-alkali.
7. Khí Hóa Than (Coal Gasification)
Quy trình chuyển đổi than cùng với nước, không khí và/hoặc oxy thành khí tổng hợp (syngas). Trước đây, khí than ("town gas") được dùng cho thắp sáng và sưởi ấm. Ngày nay, syngas chủ yếu được sử dụng để phát điện, sản xuất hóa chất và chế tạo nhiên liệu tổng hợp.
8. Điện Phân Trực Tiếp Từ Không Khí (Direct Air Electrolysis)
Một công nghệ đột phá sử dụng vật liệu dạng xốp, hút ẩm để hấp thụ hơi nước trực tiếp từ không khí. Các điện cực ở hai đầu sau đó tiến hành điện phân mà không cần nguồn cung cấp nước trực tiếp. Ưu điểm vượt trội là không cần đầu vào nước bên ngoài, mở ra tiềm năng sản xuất hydro ngay tại các vùng khô hạn, hướng tới mục tiêu tạo hydro bền vững và phi tập trung.
