Ngành công nghiệp hydro xanh toàn cầu đã phải trải qua một loạt các bước thụt lùi trong những tháng gần đây. Tuy nhiên, các thỏa thuận vẫn tiếp tục được thực hiện và hoạt động R&D vẫn tiếp tục diễn ra nhanh chóng, với mục tiêu loại bỏ khí đốt tự nhiên khỏi chuỗi cung ứng hydro. Trong tin tức mới nhất về nghiên cứu, công ty khởi nghiệp SunHydrogen của Hoa Kỳ vừa đạt được một cột mốc khác cho các mô-đun năng lượng mặt trời sử dụng hạt nano, có thể sản xuất hydro xanh chỉ trong một bước mà không cần hệ thống điện phân đắt tiền.
Hydro xanh không cần điện phân
Nếu sự kết hợp giữa hydro xanh và tấm pin mặt trời gợi nhớ đến công trình đột phá “lá nhân tạo” của Giáo sư Daniel Nocera thuộc Đại học Harvard, thì đúng là như vậy. Còn được gọi là “lá sinh học”, con đường lá nhân tạo triển khai phản ứng quang điện hóa mô phỏng quá trình quang hợp tự nhiên mà thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học.
Phản ứng quang điện hóa loại bỏ nhu cầu về năng lượng đầu vào bên ngoài, có khả năng dẫn đến một hệ thống sản xuất hydro tiết kiệm. Đó là sự tương phản với điện phân nước, vốn đã nổi lên như một phương pháp được ưa chuộng để tạo ra hydro từ các nguồn tài nguyên tái tạo. Các hệ thống điện phân triển khai một dòng điện làm rung khí hydro từ nước, với điện tốt nhất là đến từ các nguồn tài nguyên tái tạo (xem thêm bối cảnh điện phân tại đây).
Xem xét rằng quá trình quang hợp đã tiến hóa trong nhiều triệu năm trước, nhiệm vụ sao chép nhân tạo quá trình này trong vòng một hoặc hai thập kỷ là một nhiệm vụ khá tham vọng, gấp đôi nếu mục đích là để đạt được kết luận có tính cạnh tranh về chi phí. Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi thấy nhiều hoạt động vẫn đang diễn ra ở cấp độ phòng thí nghiệm và trình diễn.
Các bước tiếp theo cho tấm pin mặt trời sản xuất hydro xanh
Tuy nhiên, dấu hiệu của động lực đang bắt đầu xuất hiện. Con đường quang điện hóa lần đầu tiên lọt vào radar của CleanTechnica vào khoảng năm 2011. Công ty HyperSolar xuất hiện ngay sau đó, vào năm 2012. CleanTechnica đã để ý đến công ty này một lần nữa vào năm 2020, sau khi đổi tên thành SunHydrogen và có nhiều nước dưới cầu R&D.
Tin tức năm 2020 liên quan đến việc gia hạn quan hệ đối tác nghiên cứu với Đại học Iowa, cùng với việc tăng cường nhân sự và ngân sách. "Nhóm R&D mở rộng sẽ tập trung vào các nỗ lực phát triển cần thiết để đẩy nhanh quá trình thương mại hóa phương pháp tiếp cận công nghệ hạt nano mang tính đột phá của mình đối với hydro tái tạo", SunHydrogen giải thích, ám chỉ đến chính mình.
Trái tim của công nghệ SunHydrogen bao gồm các hạt nano mà nó gọi là
“Cấu trúc dị thể hoạt động quang điện tổng hợp” hay viết tắt là PAH, được kích hoạt trực tiếp bởi năng lượng từ mặt trời để tách khí hydro ra khỏi nước.
"Mỗi hạt nano PAH là một cỗ máy siêu nhỏ, bao gồm nhiều lớp cho phép phản ứng điện phân năng lượng mặt trời diễn ra. Đây là một quá trình tương tự như những gì xảy ra bên trong tế bào thực vật trong quá trình quang hợp", công ty giải thích. Sản phẩm phụ duy nhất là oxy, giống như oxy do thực vật tạo ra.
Mùa hè năm ngoái, hoạt động này đã tăng tốc khi SunHydrogen công bố thỏa thuận phát triển chung với chi nhánh Honda R&D Co. của Honda để đưa các tấm pin mặt trời sản xuất hydro ra thị trường. "Hợp tác với SunHydrogen, Honda R&D Co. sẽ sử dụng năng lực sản xuất và thiết kế hàng đầu trong ngành của mình để cùng nhau phát triển một tấm pin hydro sẵn sàng lắp đặt để sản xuất và thu thập hydro an toàn và hiệu quả", SunHydrogen giải thích trong một thông cáo báo chí vào ngày 7 tháng 7.
Cuối tháng đó, SunHydrogen công bố các bước tiếp theo trong quá trình hợp tác với công ty CTF Solar của Đức, cho phép SunHydrogen kết hợp công nghệ hydro xanh mới vào nền tảng hoàn thiện của các mô-đun năng lượng mặt trời của CTF, với mục tiêu đẩy nhanh quá trình chuyển đổi từ phòng thí nghiệm ra thị trường.
Hái trái cây chín mọng
SunHydrogen ra mắt với trọng tâm ban đầu là sản xuất hydro xanh cho xe chạy bằng pin nhiên liệu. Điều đó đã chứng minh là một bài toán khó đối với những người tham gia vào hydro xanh, và trong những năm gần đây, SunHydrogen đã chuyển sự chú ý của mình sang lĩnh vực công nghiệp khử cacbon dễ chịu hơn. Tuy nhiên, công ty vẫn có xe tải chạy bằng pin nhiên liệu hydro trong danh sách kiểm tra của mình và đã phát hiện ra một cơ hội chín muồi ở Texas.
Vào tháng 9, SunHydrogen thông báo rằng họ đã gia nhập Texas Hydrogen Alliance. Động thái này diễn ra sau khi Cục Quản lý Đường bộ Liên bang trao tặng khoản tài trợ mới trị giá 70 triệu đô la cho Texas vào đầu năm nay, nhằm mục đích hỗ trợ mạng lưới các trạm nhiên liệu hydro cho xe tải hạng trung và hạng nặng, cuối cùng sẽ mở rộng qua Texas vào Nam California. Khoản tài trợ mới sẽ bao gồm tối đa năm trạm nhiên liệu hydro nối Dallas-Fort Worth, Houston, Austin và San Antonio.
SunHydrogen giải thích rằng: “Công ty có ý định lắp đặt các tấm pin hydro xanh tại và gần các địa điểm tiếp nhiên liệu ven đường dọc theo các tuyến đường vận tải chính có nhiều đất đai và ánh nắng mặt trời, qua đó giảm chi phí cao và thất thoát hydro thường gặp trong quá trình vận chuyển đường dài thông thường”, đồng thời dự đoán đây sẽ là một cơ hội.
Vẫn chưa biết có đủ xe tải chạy bằng pin nhiên liệu để giữ cho các tấm pin mặt trời ven đường của SunHydrogen hoạt động hay không. Việc sử dụng cả xe tải điện chạy bằng pin và xe tải điện chạy bằng pin nhiên liệu ở Hoa Kỳ cho đến nay vẫn chậm. Một công ty nổi tiếng trong lĩnh vực xe tải điện chạy bằng pin hạng nặng là Tesla, nhưng đã không đạt được kỳ vọng về lượng xe giao. Về phía pin nhiên liệu, công ty khởi nghiệp xe tải Nikola của Hoa Kỳ cũng đang phải vật lộn để có chỗ đứng.
Tấm pin năng lượng mặt trời hydro đang đến với nhiên liệu hóa thạch của bạn
Nếu lĩnh vực vận tải không thành công, lĩnh vực khử cacbon công nghiệp vẫn vẫy gọi. Với suy nghĩ đó, vào ngày 24 tháng 10, SunHydrogen đã báo cáo tiến độ công việc của mình với CTF. Công ty đã đạt được hiệu suất năng lượng mặt trời thành hydro là 10,8% cho lô mô-đun năng lượng mặt trời 100cm² đầu tiên, được mô tả là tỷ lệ hàng đầu trong ngành trong lĩnh vực quang điện hóa.
Điều đó đưa chúng ta đến với tin tức mới nhất, trong đó công ty đã mở rộng công nghệ năng lượng mặt trời thành hydro và chứng minh thành công trên tấm pin mặt trời 1m². Thử nghiệm được tiến hành ngoài trời ở nhiệt độ dưới mức đóng băng tại phòng thí nghiệm SunHydrogen ở Iowa. Sau khi vượt qua cột mốc đó, bước tiếp theo sẽ là 25 mét vuông trở lên.
Cho dù công nghệ hydro xanh của SunHydrogen được áp dụng cho nhiên liệu vận tải hay hoạt động công nghiệp, SunHydrogen nhấn mạnh rằng các tấm pin là giải pháp ngoài lưới điện. Đó là một cân nhắc quan trọng đối với các ứng dụng quy mô tiện ích, có thể bị trì hoãn trong thời gian dài chờ đợi để được phép kết nối với lưới điện.
Công ty cũng lưu ý đến khả năng mở rộng. Các tấm pin có thể tạo ra hydro xanh trong các mảng nhỏ hoặc lớn, được đặt tại hoặc gần điểm sử dụng. Điều đó có thể giúp giảm chi phí phân phối và lưu trữ, cả hai đều gần đây được coi là những yếu tố đóng góp đáng kể vào chi phí cao cố hữu của hydro xanh.
Ví dụ, đầu năm nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard đã kết luận rằng việc triển khai hydro xanh sẽ chỉ giới hạn ở sản xuất amoniac và các trường hợp thích hợp khác trừ khi có thể giảm chi phí, bao gồm chi phí lưu trữ và phân phối cũng như chi phí điện phân.
Theo dõi tôi qua LinkTree hoặc @tinamcasey trên LinkedIn và Bluesky.
Hình ảnh: Một công ty khởi nghiệp của Hoa Kỳ đang sản xuất hydro xanh từ các tấm pin mặt trời triển khai hàng tỷ hạt nano chuyên dụng được kích hoạt bởi ánh sáng mặt trời, dự kiến sẽ mở rộng quy mô vào năm 2026 (nguồn: SunHydrogen).
Đóng góp một vài đô la mỗi tháng để hỗ trợ cho phạm vi công nghệ sạch độc lập giúp thúc đẩy cuộc cách mạng công nghệ sạch!
Bạn có mẹo cho CleanTechnica không? Bạn muốn quảng cáo không? Bạn muốn gợi ý một khách mời cho podcast CleanTech Talk của chúng tôi không? Hãy liên hệ với chúng tôi tại đây.
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
