Điện thân thiện với khí hậu được tạo ra từ Amoniac
Sử dụng hydro để tạo ra điện không gây ra bất kỳ khí thải gây hại cho khí hậu nào. Nhưng việc lưu trữ và vận chuyển khí đặt ra những thách thức về mặt kỹ thuật. Với suy nghĩ này, các nhà nghiên cứu Fraunhofer sử dụng amoniac, một dẫn xuất hydro dễ xử lý hơn, làm vật liệu khởi đầu. Amoniac được bẻ gãy trong một ngăn xếp pin nhiên liệu nhiệt độ cao và hydro được tạo ra trong quá trình này được chuyển đổi thành điện. Ví dụ, nhiệt thải có thể được sử dụng làm năng lượng nhiệt.
Người ta kỳ vọng rất nhiều vào hydro và các dẫn xuất của nó như là nguồn năng lượng. Chúng đóng vai trò trung tâm trong thành phần chuyển đổi năng lượng của Chiến lược hydro quốc gia của chính phủ liên bang Đức. Amoniac (NH 3 ) được xác định là có tiềm năng đặc biệt cao, vì hydro dễ lưu trữ và vận chuyển hơn dưới dạng amoniac.
Một nhóm các nhà nghiên cứu với Giáo sư Laura Nousch từ Viện Công nghệ và Hệ thống Gốm Fraunhofer IKTS tại Dresden đã phát triển một thiết bị trình diễn dựa trên một ngăn xếp pin nhiên liệu nhiệt độ cao (pin nhiên liệu oxit rắn, SOFC) có thể sử dụng amoniac để tạo ra điện trực tiếp và với hiệu suất cao. Điện và nhiệt được tạo ra trong một hệ thống nhỏ gọn duy nhất — không phát thải CO 2 hoặc các sản phẩm phụ có hại khác.
Amoniac trở thành hydro, hydro trở thành điện
Nhà nghiên cứu Laura Nousch của Fraunhofer giải thích những ưu điểm của phương pháp này:
Amoniac đã được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất trong nhiều thập kỷ, ví dụ để sản xuất phân bón, do đó có những quy trình xử lý chất này đã được thiết lập và quen thuộc.
“Tuy nhiên, vẫn cần phải xử lý thận trọng. Là chất mang hydro, amoniac cung cấp mật độ năng lượng cao, đồng thời tương đối dễ lưu trữ và vận chuyển. Amoniac là vật liệu khởi đầu lý tưởng để tạo ra điện và năng lượng nhiệt thân thiện với khí hậu.”
Trong quá trình này, amoniac đầu tiên được xử lý và đưa vào lò bẻ, tại đây nó được đun nóng đến nhiệt độ 300 độ C hoặc cao hơn. Để đáp lại, nó phân hủy thành hydro (H 2 ) và nitơ (N 2 ). Khi quá trình hoàn tất, nitơ có thể được giải phóng cùng với hơi nước dưới dạng khí thải vô hại. Sau đó, hydro được đưa vào pin nhiên liệu nhiệt độ cao. Trong chất điện phân gốm, nó chảy qua cực dương, trong khi luồng không khí đi qua cực âm. Việc phân tách hydro giải phóng các electron di chuyển từ cực dương sang cực âm. Đây là cách điện bắt đầu chảy. Ngoài hơi nước, phản ứng điện hóa này cũng tạo ra năng lượng nhiệt. Quá trình đốt cháy sau cũng tạo ra nhiệt.
Nousch giải thích,
Nhiệt được sử dụng để duy trì nhiệt độ cao bên trong lò và cũng được giải phóng dưới dạng nhiệt thải. Nhiệt thải sau đó có thể được sử dụng cho các mục đích như sưởi ấm tòa nhà,
Hiệu suất cao ở mức 60 phần trăm
Khi thiết kế hệ thống, các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer IKTS đã dựa vào nhiều thập kỷ kinh nghiệm của họ trong việc làm việc với các ngăn xếp pin nhiên liệu gốm. Nhóm nghiên cứu đã có thể chế tạo một thiết bị trình diễn pin nhiên liệu xử lý toàn bộ quá trình phân hủy amoniac thành hydro và sau đó tạo ra điện từ hydro trong một thiết bị. Hiệu suất của phương pháp này, giống như phương pháp dựa trên khí đốt tự nhiên, đạt 60 phần trăm, nhưng điểm khác biệt là hệ thống SOFC amoniac có cấu trúc tương đối đơn giản và chắc chắn.
Hệ thống này hoàn hảo cho các công ty công nghiệp nhỏ muốn tạo ra điện mà không phát thải carbon nhưng không được kết nối với mạng lưới hydro cốt lõi trong tương lai hoặc cho các thành phố và công ty tiện ích địa phương muốn cung cấp nhiệt xanh cho khách hàng của họ. Ngay cả những con tàu lớn cũng có thể được trang bị các ổ đĩa thân thiện với môi trường dựa trên amoniac/hydro theo cách này.
Hệ thống pin nhiên liệu tùy chỉnh
Nhiệt độ trong lò càng cao thì lượng amoniac bị phân hủy thành hydro càng nhiều. Đổi lại, ở nhiệt độ thấp hơn, nghĩa là chỉ hơn 400 độ C, một phần đáng kể amoniac vẫn còn lại.
Nousch nói,
Tuy nhiên, các thử nghiệm của chúng tôi cho thấy các phân tử amoniac cũng phân hủy hoàn toàn thành hydro trong pin nhiên liệu nhiệt độ cao. Điều này thậm chí có thể làm tăng hiệu suất tổng thể của hệ thống,
Và điều đó mở ra nhiều lựa chọn khác nhau cho việc quản lý nhiệt.
Cô ấy giải thích,
Thiết kế có mục tiêu và quản lý nhiệt thông minh được kết hợp với những sửa đổi khác về các khía cạnh như công suất và kích thước của ngăn xếp pin nhiên liệu.
“Vì vậy, chúng tôi có thể đưa ra các giải pháp tùy chỉnh để tạo ra điện và nhiệt thân thiện với khí hậu, đặc biệt là cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ,”
Điện thân thiện với khí hậu được tạo ra từ Amoniac
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
