Hiệu ứng Joule–Thomson và ý nghĩa an toàn đối với các hệ thống năng lượng hydro
Ngày 20 tháng 1 năm 2026
Rex Z
Nhà cung cấp giải pháp EPC thiết bị và kỹ thuật hydro-amoniac
Công ty TNHH Kỹ thuật Năng lượng Sạch Houpu
Hiệu ứng Joule–Thomson (J-T) là một hiện tượng nhiệt – vật lý quan trọng, có tác động trực tiếp đến thiết kế và vận hành các hệ thống năng lượng hydro. Hiện tượng này xảy ra khi một chất khí giãn nở từ áp suất cao xuống áp suất thấp thông qua vật liệu xốp, lỗ tiết lưu nhỏ hoặc vòi phun, thường dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ của khí.
Trong đa số trường hợp, khí sẽ bị làm lạnh khi giãn nở. Tuy nhiên, đối với các khí thực, quy luật này không phải lúc nào cũng đúng. Khi quá trình giãn nở diễn ra ở điều kiện vượt quá nhiệt độ và áp suất tới hạn được xác định bởi đường nghịch đảo Joule–Thomson, một số loại khí có thể tăng nhiệt độ thay vì giảm.
Đối với hydro, nhiệt độ nghịch đảo tối đa tại áp suất tiến về 0 là khoảng 202 K. Nếu hydro có nhiệt độ và áp suất ban đầu cao hơn ngưỡng này trước khi giãn nở, nhiệt độ của khí sẽ tăng trong quá trình giảm áp.
Từ góc độ an toàn, mức tăng nhiệt do hiệu ứng Joule–Thomson của hydro được đánh giá là không đủ để gây cháy. Trong một kịch bản thực tế, khi hydro giãn nở từ áp suất 100 MPa xuống 0,1 MPa, nhiệt độ chỉ tăng từ khoảng 300 K lên 346 K. Mức nhiệt này thấp hơn rất nhiều so với nhiệt độ tự bốc cháy của hydro, vốn vào khoảng 858 K ở áp suất khí quyển và khoảng 620 K trong điều kiện áp suất thấp.
Đặc tính này mang lại một lợi thế an toàn quan trọng cho các hệ thống lưu trữ, vận chuyển và tiếp nhiên liệu hydro, đồng thời đóng vai trò then chốt trong việc mở rộng quy mô ứng dụng hydro trong các lĩnh vực công nghiệp, giao thông và năng lượng.
