Các nhà khoa học Nga tìm ra giải pháp đảm bảo an toàn hàng không bằng hydro
Trong bối cảnh thế giới đang chạy đua chuyển đổi năng lượng xanh, hydro nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn. Đến năm 2025, đã có khoảng 30 quốc gia triển khai các chương trình phát triển năng lượng hydro, với tổng vốn đầu tư vượt ngưỡng 150 tỷ đô la Mỹ. Các chuyên gia tin rằng việc thay thế ô tô chạy dầu diesel bằng ô tô chạy hydro có thể giảm 80–90% lượng khí thải, trong khi máy bay dùng hydro có thể cắt giảm 50–75% lượng carbon.
Tuy nhiên, hydro không chỉ là “nhiên liệu sạch” mà còn là một thách thức kỹ thuật. Khi được sử dụng trong động cơ đốt trong hay tuabin, hydro có xu hướng tương tác với kim loại ở nhiệt độ cực cao (từ 600–800°C trở lên) – mức nhiệt thường xuyên xuất hiện trong động cơ máy bay, lò phản ứng hay hệ thống điện. Sự tương tác này có thể gây suy yếu vật liệu, thậm chí dẫn đến nguy cơ nổ, đe dọa an toàn bay.
Các nhà khoa học thuộc Đại học Bách khoa Perm (PNRPU, Nga) đã lần đầu tiên phát triển được phương pháp mô phỏng và đo đạc chính xác cách hydro ảnh hưởng đến kim loại trong điều kiện khắc nghiệt. Bằng cách tạo ra một “nền nhiệt đồng đều” trong lò nung đặc biệt và thay thế khí trơ bằng hydro ở mức nhiệt 800°C, nhóm nghiên cứu đã ghi lại được sự thay đổi nhiệt độ vi mô (chỉ ở mức phần trăm độ C) khi hydro tiếp xúc với hợp kim titan và coban – những vật liệu phổ biến trong chế tạo động cơ.
Kết quả thật bất ngờ: cùng ở nhiệt độ 800°C, hợp kim titan hấp thụ nhiệt và làm mát mẫu đi 0,53°C, hợp kim coban làm mát đi 0,15°C, trong khi titan tinh khiết gần như lại nóng lên 0,47°C. Điều này chứng minh rằng mỗi hợp kim phản ứng hoàn toàn khác nhau với hydro, và chỉ có dữ liệu thực nghiệm mới cho phép xác định chính xác hành vi vật liệu.
Phát hiện này mở ra cơ sở khoa học để lựa chọn và phát triển các hợp kim chống hydro dành cho động cơ máy bay, hệ thống nhiên liệu và đường ống. Nhờ đó, độ tin cậy và an toàn của ngành hàng không, ô tô và năng lượng hydro trong tương lai sẽ được nâng cao đáng kể.
Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ chương trình lãnh đạo học thuật chiến lược “Ưu tiên 2030” và đã được cấp bằng sáng chế. Đây không chỉ là thành tựu cơ bản của khoa học vật liệu, mà còn là bước tiến thực sự hướng tới một kỷ nguyên công nghệ thân thiện với môi trường, nơi máy bay và xe hơi có thể vận hành bằng hydro – chỉ thải ra hơi nước vô hại thay vì khí CO₂.
