Công nghệ H2Gen® – Giải pháp hydro sạch không dùng điện cho khử carbon công nghiệp**
Trong bối cảnh các ngành công nghiệp nặng – thép, lọc hóa dầu, hóa chất, vận tải hạng nặng và dầu khí thượng nguồn – chịu sức ép lớn phải giảm phát thải CO₂, Utility Global giới thiệu công nghệ H2Gen®, một bước đột phá cho sản xuất hydro sạch từ nước nhưng không cần sử dụng điện. Đây là hướng đi giúp doanh nghiệp khử carbon với chi phí thấp, giữ nguyên hạ tầng hiện hữu và có thể triển khai nhanh ở quy mô công nghiệp.
1. Công nghệ H2Gen® – Khác biệt cốt lõi
Thay vì điện phân nước truyền thống (PEM, Alkaline, SOEC) cần lượng điện khổng lồ và yêu cầu lưới điện tái tạo, H2Gen® tách hydro từ nước bằng năng lượng điện hóa có trong các dòng khí công nghiệp như:
-
Off-gas từ luyện thép (BFG, LDG),
-
Off-gas từ lọc dầu (FCC, hydrocracker purge…),
-
Biogas từ bãi rác, trang trại, xử lý nước thải,
-
Off-gas từ hóa chất – ethylene, methanol, ammonia,
-
Khí đồng hành hoặc khí mỏ nông trong upstream dầu khí.
Quá trình vận hành
-
Tại cực cathode: H₂O + 2e- → H₂ + O²⁻
-
Tại cực anode: CO + O²⁻ → CO₂ + 2e⁻
Sản phẩm gồm:
-
Hydrogen tinh khiết > 99%,
-
Dòng CO₂ tập trung 30–95% – rất dễ thu gom cho CCS, CCU hoặc e-fuel.
Đặc biệt:
-
Không cần điện,
-
Không trộn lẫn khí đầu vào và đầu ra,
-
Footprint nhỏ, dễ lắp đặt trong khu công nghiệp hiện hữu.
2. Lợi thế so với điện phân & SMR
So sánh với điện phân
| Điện phân truyền thống | H2Gen® |
|---|---|
| Phụ thuộc điện tái tạo | Không dùng điện |
| Chi phí CAPEX cao | CAPEX thấp, modul hóa |
| Khó mở rộng | Scalable từ 2–500 TPD |
| Degradation cao | Ổn định, tuổi thọ cao |
| Cần xây dựng mới | Gắn vào hạ tầng hiện hữu |
So với Steam Methane Reforming (SMR)
-
Không cần nâng cấp khí (RNG upgrading) → giảm 30–40% chi phí.
-
Không tạo phát thải thêm từ quá trình reforming → CI thấp hoặc âm.
-
Không cần PSA nhiều tầng → giảm OPEX, giảm tiêu thụ năng lượng.
-
Footprint chỉ bằng 1/3 SMR.
Kết quả:
-
Hydrogen rẻ hơn,
-
Carbon intensity thấp gần bằng 0 (biogas còn có thể âm sâu),
-
Đủ tiêu chuẩn tối đa hóa tín dụng 45V / 45Z / LCFS (Mỹ).
3. Quy mô sản xuất & mô hình triển khai
Utility sản xuất các module H2Gen® dạng container:
-
Reactor tiêu chuẩn 40 feet,
-
Nhà máy có thể bao gồm nhiều reactor lắp song song → cho năng suất
2 – 5 TPD (small) hoặc 10 – 500 TPD (large industrial).
Nhà máy được sản xuất trong nhà máy (factory-made) → giảm rủi ro EPC, tăng tốc độ lắp đặt.
“Frontier Facility” – Houston
-
Công suất thử nghiệm: 50 kg/ngày.
-
Mô phỏng mọi loại khí đầu vào của khách hàng.
-
Nền tảng phát triển phiên bản thương mại COD 2028.
4. Ứng dụng trong công nghiệp luyện thép – Giảm 70% CO₂
H2Gen® cho thép tích hợp BF–BOF
Công nghệ cho phép:
-
Tận dụng off-gas (BFG/LDG) tạo hydro tại chỗ,
-
Hydro quay lại lò cao giúp:
-
giảm tiêu thụ coke,
-
giảm CO₂,
-
tăng năng suất lò,
-
-
Đồng thời cung cấp H₂ cho:
-
DRI,
-
e-fuels,
-
heat replacement.
-
So sánh carbon & chi phí sản xuất thép
-
BF–BOF hiện trạng: CI = 2.26 tCO₂/t thép
-
H2Gen® + CCS: CI = 0.6, chi phí thép thấp hơn mức baseline
-
H2 DRI–EAF dùng 100% năng lượng tái tạo: CI thấp nhất nhưng chi phí cao gấp 2–3 lần
Utility chứng minh:
-
H2Gen® giúp decarbon hóa nhà máy thép hiện hữu,
-
Chi phí thấp hơn nhiều so với xây dựng green steel mới,
-
Không phụ thuộc scrap hay hạ tầng điện tái tạo.
Minh chứng thực tế
Dự án Brazil – ArcelorMittal (Juiz de Fora)
-
Công suất 3 TPD hydrogen từ blast furnace gas,
-
Không cần CCS (BF dùng biochar → biogenic CO₂),
-
H₂ dùng để thay thế natural gas đắt đỏ,
-
FID 2027, vận hành 2028.
5. Ứng dụng trong lọc – hóa dầu, hóa chất, khí thượng nguồn
Lọc dầu
H2Gen® chuyển đổi trực tiếp:
-
Fuel gas
-
FCC off-gas
-
Reformer/coker/hydrocracker off-gas
→ thành hydro tinh khiết 99% và dòng CO₂ 95%.
Lợi ích:
-
Giảm chi phí hydrogen makeup,
-
Giảm phát thải,
-
Không cần SMR mới, PSA mới.
Hóa dầu – Ethylene, Methanol, Ammonia
H2Gen® xử lý off-gas cracker → tận dụng nguồn năng lượng thấp giá trị, nâng cao hiệu quả vận hành cụm steam cracker lớn.
Upstream dầu khí
Sản xuất blue hydrogen không cần CCS từ:
-
Khí đồng hành,
-
Khí mỏ nhỏ,
-
Khí loãng chứa nhiều CO₂/N₂.
CO₂ từ thiết bị được tái nén và bơm ngược xuống mỏ → không cần thiết bị CCUS bề mặt.
6. Ứng dụng Mobility – Hydrogen carbon-negative cho xe tải, xe buýt
Nguồn biogas:
-
Bãi rác,
-
Dairy farm,
-
WWTP,
-
Organic waste.
H2Gen® nhận biogas trực tiếp → tạo hydrogen tại chỗ:
-
Không nâng cấp RNG,
-
Không cần PSA,
-
Footprint nhỏ,
-
Giảm chi phí mạnh.
Triển khai thực tế
California – hợp tác Maas Energy Works (MEW)
-
4 dairy digesters → đưa biogas về một nhà máy H2Gen® 3 TPD,
-
CI dự kiến: -800 gCO₂e/MJ (rất âm),
-
H₂ bán cho thị trường xe tải FCET tại Bay Area & Sacramento,
-
Khởi công 2027 – vận hành 2028.
7. Giá trị đầu tư & tầm nhìn toàn cầu
Utility Global định vị H2Gen® là nền tảng eXERO™, gồm ba sản phẩm:
-
H2Gen® – hydrogen từ khí/off-gas/biogas,
-
CO-Gen – chuyển CO₂ thành CO (green carbon feedstock),
-
AM2H2 – cracking ammonia không dùng điện.
Với danh mục dự án:
-
Thép (EU, Brazil, Ấn Độ, Nhật),
-
Lọc dầu (North Sea cluster),
-
Hóa chất (EU),
-
Mobility biogas (Mỹ),
-
Upstream (Mỹ, Canada, Trung Đông).
H2Gen® được coi là một trong những nền tảng giảm giá hydro mạnh nhất, giảm phát thải sâu nhất hiện nay.
KẾT LUẬN
H2Gen® mở ra hướng khử carbon cho các ngành khó giảm phát thải bằng cách:
-
Tận dụng chính nguồn khí thải/off-gas của nhà máy,
-
Không cần điện,
-
Chi phí thấp,
-
Mô hình modul hóa – triển khai nhanh,
-
Dòng CO₂ tập trung, dễ thu giữ,
-
CI rất thấp hoặc âm,
-
Thay thế SMR và điện phân trong nhiều trường hợp.
Đây là giải pháp thực tiễn nhất để biến hydro sạch thành một phần của hạ tầng công nghiệp hiện hữu, mà không phải xây dựng “greenfield projects” tốn kém kéo dài hàng thập kỷ.
