Điện phân nước biển – cuộc cách mạng hydro hay công nghệ ngu ngốc? Đây là những con số – WEF.
Sự ra đời của nền kinh tế hydro trong khoảng bốn năm qua đã khơi dậy nhiều ý tưởng cũ cần được xem xét lại.
Một số ý tưởng này bao gồm điện phân plasma và điện phân nước biển - trong đó nước được chia thành các phần cấu thành thông qua điện phân - cả hai đều đã được khám phá trong quá khứ và bị chê là không khả thi về mặt kinh tế hoặc công nghệ.
Trong khi đó, các phương tiện truyền thông đã mô tả điện phân nước biển là bước đột phá công nghệ lớn tiếp theo và là động lực thúc đẩy nền kinh tế hydro, coi đây là một bước đột phá ở cấp độ gần như thần kỳ. Nhưng điều này không chính xác: điện phân nước biển là một giải pháp đang có vấn đề.
Phần lớn các khoản đầu tư hydro khổng lồ cuối cùng sẽ hỗ trợ những đột phá công nghệ hứa hẹn các lộ trình sản xuất hydro hiệu quả hơn, rẻ hơn và đáng tin cậy hơn. Tuy nhiên, nhiều người ủng hộ những đột phá công nghệ này hoàn toàn là những người mới tham gia vào ngành công nghiệp hydro. Họ thường không có kiến thức nền tảng phù hợp để hiểu đầy đủ các khái niệm này một cách chi tiết - chưa kể rằng nhiều người chưa bao giờ thực hiện điện hóa học trước đây.
Sự ra đời của nền kinh tế hydro trong khoảng bốn năm qua đã khơi dậy nhiều ý tưởng cũ cần được xem xét lại.
Một số ý tưởng này bao gồm điện phân plasma và điện phân nước biển - trong đó nước được chia thành các phần cấu thành thông qua điện phân - cả hai đều đã được khám phá trong quá khứ và bị chê là không khả thi về mặt kinh tế hoặc công nghệ.
Trong khi đó, các phương tiện truyền thông đã mô tả điện phân nước biển là bước đột phá công nghệ lớn tiếp theo và là động lực thúc đẩy nền kinh tế hydro, coi đây là một bước đột phá ở cấp độ gần như thần kỳ. Nhưng điều này không chính xác: điện phân nước biển là một giải pháp đang có vấn đề.
Phần lớn các khoản đầu tư hydro khổng lồ cuối cùng sẽ hỗ trợ những đột phá công nghệ hứa hẹn các lộ trình sản xuất hydro hiệu quả hơn, rẻ hơn và đáng tin cậy hơn. Tuy nhiên, nhiều người ủng hộ những đột phá công nghệ này hoàn toàn là những người mới tham gia vào ngành công nghiệp hydro. Họ thường không có kiến thức nền tảng phù hợp để hiểu đầy đủ các khái niệm này một cách chi tiết - chưa kể rằng nhiều người chưa bao giờ thực hiện điện hóa học trước đây.
Điện phân nước biển: những con số
Nền kinh tế hydro hay điện phân nước đều không phải là những khái niệm mới. Máy điện phân nước đã được sử dụng trong hơn một thế kỷ và hiệu suất cũng như vật liệu của chúng đã phát triển đáng kể trong thời gian đó, tạo ra các giải pháp mạnh mẽ, hiệu quả và tinh vi. Điều tương tự cũng áp dụng cho các giải pháp xử lý nước.
Hãy bắt đầu với việc khám phá mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống điện phân và lọc nước hiện đại. Để sản xuất 1 kg hydro cần 8,92 kg nước. Trên thực tế, chúng ta cần nhiều hơn vì thất thoát - một số nước không trở thành hydro và oxy và khiến hệ thống không được xử lý. Với mục đích tính toán, giả sử mức tiêu thụ nước trung bình là 11 l/kg hydro.
Trong điều kiện hoàn hảo, sản xuất 1 kg hydro cần 39,4 kWh/kg. Trên thực tế, do nhiều nguyên nhân không hiệu quả nên điện phân nước tiêu tốn trung bình 50 – 55 kWh/kg. Nhu cầu năng lượng của các nhà máy xử lý nước hiện đại phụ thuộc phần lớn vào chất lượng nước nguyên liệu, chất lượng nước thấm và loại công nghệ được sử dụng.
Các nhà máy thẩm thấu ngược được sử dụng phổ biến nhất tiêu thụ lần lượt khoảng 0,0012 kWh/l và 0,0046 kWh/l đối với nguyên liệu nước lợ và nước biển. Ngoài ra, tùy thuộc vào chất lượng nước sản xuất, nhà máy xử lý nước khử khoáng có thể được triển khai để tiếp tục làm sạch nước thấm.
Mức tiêu thụ năng lượng của nhà máy xử lý nước khử khoáng nằm trong khoảng 0,0016 kWh/l. Như vậy, mức tiêu thụ năng lượng để làm sạch nước biển nhằm đáp ứng các yêu cầu về độ tinh khiết của nguyên liệu cho máy điện phân nằm trong khoảng từ 0,055 đến 0,077 kWh/kg H2 (với mức tiêu thụ nước giả định là 11 l/kg hydro) hoặc ít hơn 0,2% tổng mức tiêu thụ năng lượng. để sản xuất hydro.
Lợi ích năng lượng của điện phân nước biển là không đáng kể và lợi ích về chi phí cũng không đáng kể.
Các nhà máy khử khoáng và đảo ngược hiện đại rất tiết kiệm chi phí. Theo báo cáo của Hydrogen Europe, tổng chi phí cho quá trình khử muối trong nước là khoảng 0,85 USD/m 3 , sau đó cộng thêm khoảng 0,0075 USD/kg vào chi phí sản xuất hydro.
Thay vì điện phân nước biển, các dự án phát triển điện phân sử dụng nước siêu tinh khiết trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số như chi phí và hiệu quả năng lượng. Về mặt lý thuyết, việc cải thiện mức tiêu thụ năng lượng chỉ 0,2% sẽ mang lại kết quả tương tự như vận hành máy điện phân bằng nước biển.
Do áp suất thẩm thấu tăng và entropy giảm, quá trình điện phân trên nước biển sẽ cần nhiều năng lượng hơn so với điện phân trên nước siêu tinh khiết, do đó, mọi khả năng tiết kiệm năng lượng đều sẽ bị loại bỏ theo các định luật nhiệt động lực học.
Điểm nổi bật:
- Điện phân nước biển đã được ca ngợi là một công nghệ kỳ diệu để tạo ra hydro xanh – được một số người coi là nhiên liệu của tương lai.
- Những người khác cho rằng điện phân nước biển đơn giản là không khả thi khi bạn tìm hiểu kỹ các số liệu thống kê.
- Để đi đến tận cùng của nó, chúng ta cần đi sâu vào các số liệu.
Điện phân nước biển: cuộc cách mạng hydro hay công nghệ ngu ngốc? Đây là những con số,
