Khoa học về nền kinh tế hydrogen: Cuốn sách cuối cùng của cố giáo sư Kim Hee-jun giải mã nguồn năng lượng tương lai
Annie Nguyễn
24/05/2026
Vào tháng 8 năm 2022, Giáo sư danh dự Kim Hee-jun của Khoa Hóa học Đại học Quốc gia Seoul đã qua đời ngay sau khi hoàn thành bản thảo cuối cùng của cuốn sách mang tên Khoa học về nền kinh tế hydrogen. Cùng đồng tác giả với ông là Giáo sư danh dự Lee Hyun-kyu (Khoa Vật lý Đại học Hanyang), cuốn sách được Nhà xuất bản Saehoi Pyeongron (Sapyoung) ấn hành vào tháng 3 năm 2023.
Cuốn sách hướng đến câu hỏi trung tâm của thời đại: Tại sao hydrogen lại trở thành tâm điểm của cuộc chuyển dịch năng lượng toàn cầu? Và đâu là cơ sở khoa học cho nền kinh tế hydrogen? Không chỉ dừng lại ở các vấn đề kỹ thuật hay chính sách, các tác giả đã truy nguyên từ nguồn gốc vũ trụ của hydrogen, qua những phản ứng hóa học đơn giản nhất, cho đến các công nghệ pin nhiên liệu và xe điện hydro hiện đại.
Hydrogen từ thuở khai sinh vũ trụ
Mở đầu cuốn sách là câu chuyện về Vụ Nổ Lớn (Big Bang) cách đây 13,8 tỷ năm. Trong vũ trụ sơ khai nóng bỏng 10 tỷ độ K, các proton và neutron hình thành rồi kết hợp để tạo nên những hạt nhân hydrogen đầu tiên. Khi vũ trụ nguội dần đến 3.000 độ K sau 380.000 năm, các electron bị bắt giữ vào quỹ đạo quanh proton, và nguyên tử hydrogen trung hòa ra đời. Lượng hydrogen chiếm đến 3/4 khối lượng vật chất thông thường của toàn vũ trụ, và cho đến nay, các ngôi sao như Mặt Trời vẫn đang đốt cháy hydrogen bằng phản ứng nhiệt hạch để phát ra ánh sáng và sự sống.
Tại sao hydrogen lại kinh tế hơn carbon?
Một trong những luận điểm quan trọng nhất của cuốn sách là so sánh nhiệt phản ứng (năng lượng sinh ra khi đốt cháy) giữa hydrogen và carbon. Cùng một khối lượng, hydrogen tạo ra năng lượng lớn gấp 4,4 lần carbon. Các tác giả giải thích điều này qua ba yếu tố: (1) carbon có neutron trong hạt nhân làm tăng khối lượng nhưng không tham gia phản ứng hóa học; (2) hai trong số sáu electron của carbon bị "ẩn" ở lớp cơ bản nên không thể tham gia phản ứng oxy hóa, trong khi electron duy nhất của hydro luôn sẵn sàng; và (3) hydro có độ âm điện thấp hơn carbon nên dễ dàng nhường electron cho oxy hơn, giải phóng nhiều năng lượng hơn.
Xét dưới góc độ nhiệt động lực học, phản ứng 2H₂ + O₂ → 2H₂O giải phóng 572 kJ cho mỗi mol phân tử oxy, trong khi phản ứng C + O₂ → CO₂ chỉ giải phóng 394 kJ. Sự chênh lệch 1,45 lần này phản ánh sự khác biệt về độ âm điện và cấu trúc electron giữa hydro và carbon.
Pin nhiên liệu hydro và xe điện hydro
Chương cuối của cuốn sách dành cho phương tiện vận tải trong kỷ nguyên hydrogen. Các tác giả so sánh xe điện pin (BEV) và xe điện pin nhiên liệu hydro (FCEV). Về nguyên lý, pin nhiên liệu hydro tách riêng quá trình oxy hóa hydrogen ở cực âm và quá trình khử oxy ở cực dương, tạo ra dòng điện với hiệu điện thế lý thuyết 1,23 volt và hiệu suất nhiệt lý tưởng 83% – vượt xa động cơ đốt trong chỉ đạt khoảng 20-50%.
Tuy nhiên, các tác giả cũng thẳng thắn chỉ ra những thách thức. Hydro xanh (green hydrogen) – được sản xuất bằng điện phân nước sử dụng năng lượng tái tạo – đòi hỏi năng lượng đầu vào rất lớn (286 kJ/mol). Để cạnh tranh về kinh tế, cần cải thiện hiệu suất điện phân và phát triển các công nghệ thay thế như nhiệt phân ammonia (NH₃).
Di sản của một nhà giáo dục khoa học
Kim Hee-jun không chỉ là một nhà hóa học. Ông là người tiên phong trong giáo dục khoa học đại chúng tại Hàn Quốc, nổi tiếng với những bài giảng dành cho sinh viên không chuyên khoa học tại Đại học Quốc gia Seoul – từng được bình chọn vào danh sách 100 bài giảng xuất sắc nhất. Trong cuốn sách này, ông khéo léo lồng ghép thơ ca, như bài Daffodils của William Wordsworth ở Chương 1, và tự sáng tác một bài thơ tiếng Anh về quy tắc octet ở Chương 3.
Giáo sư Lee Hyun-kyu, người đồng tác giả kiêm học trò cũ của Kim tại Đại học Chicago, đã hoàn thiện bản thảo sau khi Kim qua đời. Trong lời bạt, Lee viết: "Hydrogen đang vẫy gọi" – mượn lời của John Rigden từ cuốn Hydrogen (2002) – và khẳng định rằng cuộc chuyển đổi từ nền kinh tế carbon sang nền kinh tế hydrogen là một dự án mang tính bước ngoặt của nhân loại.
Lời giới thiệu từ các học giả hàng đầu
Giáo sư Kim Du-chul (Viện Nghiên cứu Khoa học Cơ bản IBS) nhận xét: "Một cuốn sách thực sự cần thiết đã được xuất bản đúng thời điểm. Cuốn sách giải thích về việc hydrogen đã được hình thành như thế nào trong Vụ Nổ Lớn và dẫn dắt chúng ta vào một thiên sử thi về lý do tại sao nó chiếm tới 3/4 khối lượng vũ trụ."
Giáo sư Kim Ha-seok viết: "Là một nhà hóa học đồng thời là một nhà khoa học có tầm nhìn rộng, Giáo sư Kim Hee-jun đã thực sự cho thấy rằng khoa học có thể mở rộng tầm nhìn của con người."
Giáo sư Yoo Wook-jun (KAIST) – người từng là nghiên cứu sinh dưới sự hướng dẫn của Kim tại Đại học Chicago vào năm 1976 – bày tỏ: "Cuốn sách này giải thích những nguyên lý căn bản của tự nhiên và dựa trên đó để lý giải các vấn đề hiện tại. Không hề cảm nhận được ranh giới giữa vật lý, hóa học và khoa học sự sống."
Kết luận
Khoa học về nền kinh tế hydrogen là một công trình tổng hợp, vừa mang tính hàn lâm sâu sắc vừa dễ tiếp cận với công chúng. Từ nguồn gốc vũ trụ của nguyên tố đơn giản nhất, qua những tính toán nhiệt động lực học tinh tế, đến các công nghệ pin và xe cộ hiện đại, cuốn sách đã xây dựng một bức tranh toàn cảnh về tương lai năng lượng sạch. Đây xứng đáng là tài liệu tham khảo quý giá cho bất kỳ ai quan tâm đến hydrogen, biến đổi khí hậu và sự chuyển dịch văn minh nhân loại.
Vui lòng liên hệ contact@vahc.com.vn để nhận bản dịch sách đầy đủ
