Liệu quá trình phân tách nước nhiệt hóa học có thể đe dọa đến các máy điện phân không?
NewHydrogen, nhà phát triển ThermoLoop™, một công nghệ mới sử dụng nước và nhiệt thay vì điện để sản xuất hydro xanh giá rẻ, đã tiết lộ chi tiết về cách tiếp cận của mình đối với quá trình phân tách nước.
"Chúng tôi tin rằng ThermoLoop sẽ là một công nghệ thay đổi cuộc chơi so với công nghệ điện phân hiệu suất thấp thông thường", Steve Hill, Tổng giám đốc điều hành của NewHydrogen cho biết. "ThermoLoop có thể được định cấu hình để thay thế ngay cho các máy điện phân, khiến chúng trở nên lỗi thời. Nói một cách đơn giản, chúng tôi tin rằng ThermoLoop sẽ là kẻ giết chết máy điện phân".
Ông Hill nói tiếp: "Sử dụng nhiệt thay vì điện đơn giản là cách tốt hơn để phân tách nước để tạo ra hydro xanh. Nhiệt rất rẻ. Có thể tìm thấy nhiệt ở khắp mọi nơi, bao gồm năng lượng mặt trời tập trung, lò phản ứng hạt nhân và nhiệt thải từ các nhà máy công nghiệp, chẳng hạn như nhà máy lọc dầu và nhà máy sản xuất xi măng và thép. Các hệ thống dựa trên nhiệt có khả năng mở rộng hơn và có tiềm năng rẻ hơn các hệ thống điện phân".
Thách thức
Các nhà khoa học từ lâu đã nghiên cứu các phương pháp hiệu quả để sử dụng nhiệt để phân tách nước. Một trong những thách thức chính trong việc phát triển hệ thống dựa trên nhiệt là sự không phù hợp về nhiệt độ giữa các phản ứng hóa học khác nhau liên quan. Phản ứng chiết xuất hydro từ nước thường xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn, trong khi phản ứng chiết xuất oxy đòi hỏi nhiệt độ cao hơn. Trong giai đoạn làm nóng và làm mát, quá trình sản xuất hydro bị tạm dừng, dẫn đến mất năng lượng và giảm hiệu quả.
Phương pháp tiếp cận
NewHydrogen đang phát triển một phương pháp sử dụng nhiệt để phân tách nước cho phép tất cả các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ gần như nhau. Các phản ứng này được gọi là phản ứng gần đẳng nhiệt và quá trình này được gọi là phân tách nước nhiệt hóa học.
Để đạt được các phản ứng gần đẳng nhiệt, NewHydrogen đang thiết kế các vật liệu và quy trình hóa học mới. Bằng cách đưa nhiệt độ phản ứng đầu tiên gần với nhiệt độ phản ứng thứ hai, thời gian ngừng hoạt động của hệ thống được giảm xuống. Hệ thống ThermoLoop chỉ cần điều chỉnh nhiệt độ và làm mát nhỏ, cho phép tiếp tục sản xuất hydro với sự gián đoạn tối thiểu. Theo công ty, phương pháp tiếp cận này cải thiện hiệu quả tổng thể.
NewHydrogen đang sử dụng trí tuệ nhân tạo và các công cụ học máy để khám phá bảng tuần hoàn và thử nghiệm một cách có hệ thống các kết hợp của các nguyên tố khác nhau. Mục tiêu là xác định các vật liệu có các đặc tính tối ưu cần thiết để tạo điều kiện cho các phản ứng đẳng nhiệt có thể mở rộng quy mô.
Công nghệ
Công ty có trụ sở tại California đã phát triển một loạt các phản ứng hóa học tận dụng các đặc tính thay đổi pha của vật liệu mới, chuyển đổi giữa trạng thái rắn, lỏng và khí trước khi trở lại trạng thái rắn. Sự thay đổi pha này giúp giảm chênh lệch nhiệt độ giữa các phản ứng, theo NewHydrogen, đây là yếu tố chính giúp tạo ra các phản ứng gần đẳng nhiệt để sản xuất liên tục hydro từ nước.
Công ty tích hợp những tiến bộ này vào ThermoLoop, một hệ thống phân tách nước nhiệt hóa học được thiết kế để có thể mở rộng quy mô. Theo NewHydrogen, phương pháp này có tiềm năng 'sản xuất hydro xanh rẻ nhất thế giới'.
Ông Hill kết luận: "ThermoLoop không phụ thuộc vào nguồn nhiệt và nước. Nếu chúng ta chỉ cần ghép ThermoLoop với bất kỳ nguồn nhiệt và nước nào có sẵn, chúng ta có thể tạo ra một cỗ máy sản xuất hydro cực kỳ hiệu quả, chi phí thấp, sạch và xanh – ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào. Còn nếu nhiệt khó kiếm thì sao? Không vấn đề gì. Vì nhiệt động lực học của hệ thống nhiệt hiệu quả và có thể mở rộng hơn hệ thống điện phân, chúng tôi tin rằng chúng ta có thể chuyển đổi điện thành nhiệt để chạy ThermoLoop và vẫn vượt trội hơn điện phân.”
