Dự án nghiên cứu hóa chất hydro xanh của EU đặt hàng công nghệ AEM từ Mỹ

Dự án nghiên cứu hóa chất hydro xanh của EU đặt hàng công nghệ AEM từ Mỹ

PYROCO2 sử dụng CO₂ và hydro xanh sản xuất acetone không phát thải, mở rộng ứng dụng AEM trong sản xuất hóa chất

Ngày 28 tháng 5, 2026 – Annie Nguyễn

Viện nghiên cứu độc lập Na Uy SINTEF vừa đặt hàng mang tính ràng buộc thương mại đối với Công ty Power to Hydrogen (P2H2) của Mỹ để mua một hệ thống điện phân màng trao đổi anion (AEM) công suất 0,5 MW. Hệ thống sẽ được lắp đặt tại nhà máy của SINTEF ở Tiller, Trondheim, Na Uy, nhằm sản xuất hydro xanh phục vụ một quy trình lên men khí cải tiến, kết hợp hydro xanh với CO₂ thu hồi để tạo ra acetone không phát thải – một hóa chất nền tảng được sử dụng rộng rãi trong dung môi, nhựa và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác. Đây là dự án thương mại thứ hai của P2H2, đánh dấu sự mở rộng quan trọng của công nghệ điện phân AEM vào lĩnh vực sản xuất hóa chất xanh và sử dụng carbon công nghiệp. Hệ thống nằm trong khuôn khổ dự án PYROCO2 thuộc chương trình Horizon 2020 Green Deal của Liên minh châu Âu.

Chi tiết đơn hàng: Dự án thương mại thứ hai củng cố vị thế công nghệ AEM

Dự án tuân theo nền tảng AEM tiêu chuẩn của Power to Hydrogen, được thiết kế cho triển khai đa megawatt có thể mở rộng, cho thấy công nghệ điện phân AEM không chỉ dừng lại ở sản xuất hydro mà còn có thể tích hợp trực tiếp vào quy trình sản xuất hóa chất. Hệ thống sử dụng công nghệ hybrid AEM/kiềm của P2H2 – một hướng tiếp cận kết hợp ưu điểm của điện phân màng trao đổi anion (sử dụng chất xúc tác kim loại chuyển tiếp giá rẻ) và điện phân kiềm truyền thống (độ ổn định và độ trưởng thành cao hơn). Điểm đột phá cốt lõi là cấu trúc hai lớp "kiềm + AEM" giúp tránh sử dụng kim loại quý hiếm (như iridium) trong khi vẫn giải quyết được các vấn đề lịch sử về oxy hóa màng và ổn định ionomer. Dự án nhận được khoảng 1,01 triệu euro từ chương trình Horizon 2020 Green Deal của EU.

Đây là dự án thương mại thứ hai của P2H2, sau dự án tại Cảng Antwerp-Bruges (Bỉ) dự kiến vận hành vào mùa hè 2026 – nơi hệ thống AEM quy mô MW sẽ được kiểm nghiệm trong môi trường cảng công nghiệp thực tế. Dự án tại Na Uy sẽ xác nhận tính phù hợp và kinh tế của công nghệ AEM trong phân khúc ứng dụng hoàn toàn mới là sản xuất hóa chất.

Thông số kỹ thuật nổi bật của nền tảng AEM

Nền tảng AEM của P2H2 có các thông số và tính năng đột phá sau:

• Không sử dụng iridium: Hệ thống hoàn toàn tránh sử dụng chất xúc tác kim loại quý như iridium, không phụ thuộc vào nguyên liệu thô khan hiếm. Sản lượng iridium toàn cầu chỉ khoảng 7-8 tấn/năm, trong khi một hệ thống điện phân PEM quy mô GW có thể tiêu thụ vài tấn – do đó hướng đi không iridium được xem là chìa khóa để vượt qua nút thắt chuỗi cung ứng.

• Đáp ứng tải dưới 50 mili giây: Thiết kế đáp ứng biến động công suất từ năng lượng tái tạo trong thời gian dưới 50 mili giây, cho phép tích hợp tốt với điện gió và mặt trời không liên tục. Ngược lại, điện phân kiềm truyền thống thường cần vài giây đến vài phút để đáp ứng tải và dễ suy giảm hiệu suất khi khởi động/dừng thường xuyên.

• Đầu ra hydro áp suất cao: Hệ thống cung cấp hydro trực tiếp ở áp suất cao, giảm hoặc loại bỏ nhu cầu nén cơ học sau đó, giúp hạ chi phí cân bằng hệ thống cho các dự án Power-to-X.

• Độ suy giảm thấp khi vận hành chu kỳ công nghiệp: Kiến trúc AEM thể hiện độ suy giảm thấp trong các chu kỳ vận hành công nghiệp liên tục, đáp ứng yêu cầu của các dự án quy mô công nghiệp như PYROCO2.

Dự án PYROCO2: Sáng kiến hàng đầu EU về hydro xanh và chuyển đổi carbon

PYROCO2 là dự án hàng đầu được tài trợ bởi chương trình Horizon 2020 Green Deal của EU (Thỏa thuận tài trợ số 101037009), nhằm chứng minh một lộ trình khả thi về mặt thương mại để chuyển đổi trực tiếp CO₂ thu hồi thành acetone. Sản lượng acetone toàn cầu vượt 6 triệu tấn/năm. Acetone là nguyên liệu đầu vào cho nhựa polycarbonate (đĩa CD/DVD, tròng kính, vỏ thiết bị điện tử), thủy tinh hữu cơ PMMA và nhiều dung môi. Hiện nay, gần như toàn bộ acetone được sản xuất qua quy trình cumene hóa thạch, sử dụng benzen và propylen làm nguyên liệu, đồng thời tạo ra lượng lớn phenol – khiến dấu chân carbon của sản phẩm này rất cao. PYROCO2 hướng đến xây dựng một quy trình hoàn toàn mới: tổng hợp acetone trực tiếp bằng hydro xanh và CO₂ (từ sinh khối hoặc công nghiệp) thông qua quá trình lên men vi sinh hoặc xúc tác, từ đó giảm đáng kể lượng phát thải carbon của hóa chất này.

"Bạn đang xây dựng một lộ trình thực tế và có thể mở rộng để biến CO₂ thu hồi và hydro tái tạo thành hóa chất có giá trị," Alexander Wentzel, Chuyên gia khoa học trưởng của SINTEF, cho biết. "Để điều đó khả thi, chúng tôi cần công nghệ sản xuất hydro có thể kết hợp hiệu quả, tính linh hoạt và lộ trình giảm chi phí hệ thống. Chúng tôi tin rằng nền tảng AEM của Power to Hydrogen có thể đáp ứng tham vọng này."

Tác động thị trường: Mặt trận mới cho hydro xanh – khử carbon hóa chất công nghiệp

Đơn hàng của P2H2 diễn ra trong bối cảnh thị trường điện phân đang có sự dịch chuyển cơ cấu. Theo truyền thống, hầu hết đơn đặt hàng điện phân đến từ các công ty tiện ích năng lượng hoặc tập đoàn công nghiệp lớn để sản xuất hydro xanh làm chất mang năng lượng. Tuy nhiên, đơn hàng này cho thấy các nhà sản xuất hóa chất và người dùng công nghiệp cuối đang bắt đầu mua điện phân trực tiếp như một bộ phận cốt lõi để sản xuất sản phẩm không phát thải. Điều này đánh dấu sự mở rộng của nhu cầu hydro xanh từ "thay thế năng lượng" sang "thay thế nguyên liệu" – bởi hydro không chỉ là chất mang năng lượng mà còn là nguyên liệu cơ bản cho khoảng 70% sản lượng hóa chất toàn cầu.

Wentzel nhấn mạnh: "Chúng tôi tin rằng những loại ứng dụng này sẽ rất quan trọng để mở ra làn sóng nhu cầu tiếp theo đối với hydro xanh có tính cạnh tranh về chi phí".

Triển vọng và hệ lụy đối với ngành

Power to Hydrogen (trụ sở tại Columbus, Ohio, Mỹ) là một startup tiêu biểu trong lĩnh vực điện phân AEM nổi lên trong những năm gần đây. Nhận được đơn đặt hàng từ dự án hàng đầu của EU cho thấy hướng công nghệ của họ đã được tổ chức nghiên cứu hàng đầu châu Âu xác nhận. Với dự án Antwerp sắp vận hành và dự án Na Uy khởi động, P2H2 đang chuyển từ startup sang vận hành thương mại – điều này có thể thu hút thêm vốn đầu tư vào công nghệ AEM.

Trong bối cảnh cạnh tranh giữa ba công nghệ điện phân chính:

Nếu công nghệ AEM không iridium đạt được đột phá về độ bền và sản xuất quy mô lớn, nó có thể tiếp tục giảm giá thành sản xuất hydro xanh và đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa hóa chất tuần hoàn carbon. Với dự án Na Uy đi vào vận hành, tiềm năng ứng dụng của công nghệ AEM trong lĩnh vực sản xuất hóa chất sẽ được xác nhận thêm trong hai năm tới.