Nguyên lý hoạt động và nghiên cứu phát triển của Direct MCH®
Sơ đồ quy trình Direct MCH® được thể hiện trong Hình 1. Oxy được tạo ra ở cực dương (bên trái) bằng phương pháp điện phân nước và toluen được chuyển hóa thành metylcyclohexan (MCH) ở cực âm (bên phải). Mặc dù cho đến nay quy trình này vẫn khá phức tạp, nhưng Direct MCH® cho phép sản xuất MCH bằng một quy trình đơn giản chỉ với một thiết bị điện phân.
Các chỉ số hiệu suất chính trong quy trình này là mật độ dòng điện (tốc độ phản ứng) và hiệu suất Faraday (độ chọn lọc của phản ứng). Cải thiện các chỉ số này có thể giảm chi phí vận hành trong sản xuất MCH và giảm chi phí hydro.
Tại ENEOS, chúng tôi đang nỗ lực cải thiện các chỉ số hiệu suất này bằng cách phát triển chất xúc tác điện cực, kiểm soát cấu trúc vĩ mô và vi mô của lớp xúc tác và lớp khuếch tán, nâng cao thiết kế cấu trúc máy điện phân, v.v.
Hình 1 Cấu trúc của máy điện phân Direct MCH®
Mở rộng quy mô máy điện phân hướng tới ứng dụng xã hội
Chúng tôi đang nỗ lực mở rộng quy mô máy điện phân và tiến hành các cuộc trình diễn công nghệ tại Úc theo từng giai đoạn hướng tới ứng dụng xã hội của Direct MCH® (Hình 2).
Năm 2022, chúng tôi đã phát triển thành công một máy điện phân cỡ trung bình công suất 150 kilowatt với các điện cực có kích thước tương đương với thiết bị thương mại. Hiện tại, chúng tôi đang phát triển một máy điện phân quy mô megawatt lớn hơn, đây là đơn vị tối thiểu của quy mô thương mại.
Hình 2. Lộ trình phát triển máy điện phân Direct MCH®
Phát triển quy trình hướng tới ứng dụng xã hội và trình diễn công nghệ tại Úc
Trong giai đoạn 2022–2023, chúng tôi đã tiến hành trình diễn công nghệ chuỗi cung ứng hydro xanh sử dụng quy trình Direct MCH® tại Úc, nơi có nguồn năng lượng tái tạo dồi dào.
Cụ thể, chúng tôi đã xây dựng một nhà máy trình diễn điện phân Direct MCH® quy mô 150 kilowatt với hệ thống điện mặt trời 250 kilowatt tại Brisbane, Queensland, và tiến hành các thử nghiệm vận hành.
Lễ khánh thành nhà máy này có sự tham dự của phó thủ hiến và các bộ trưởng Queensland và thu hút nhiều sự chú ý trong cộng đồng địa phương.
Trong quá trình thử nghiệm vận hành, chúng tôi đã nghiên cứu phương pháp sản xuất MCH xanh liên kết với năng lượng tái tạo và phát hiện các vấn đề trong vận hành máy điện phân ở khu vực cận nhiệt đới. Một phần MCH được sản xuất đã được vận chuyển đến Nhật Bản và hydro được chiết xuất từ MCH được sử dụng để nạp nhiên liệu cho xe buýt chạy bằng pin nhiên liệu tại trạm hydro ENEOS để chạy thử nghiệm.
Hình 3. Trình diễn hệ thống Direct MCH® tại Brisbane
Hai công nghệ hỗ trợ chuỗi cung ứng hydro không phát thải CO2
—Direct MCH® và MCH-FCTM—
Các khu vực có thể “thu hoạch” lượng lớn năng lượng tái tạo được phân bố không đồng đều trên thế giới, do đó cần phát triển các công nghệ vận chuyển năng lượng được sản xuất từ năng lượng tái tạo.
Tại ENEOS, chúng tôi đang nghiên cứu và phát triển các chất mang hydro để vận chuyển hiệu quả hydro xanh (hydro không phát thải CO2) được sản xuất từ năng lượng tái tạo.
Một trong những chất mang hydro đó là MCH, một chất lỏng bổ sung hydro vào toluen. Nó có thể được sử dụng để vận chuyển lượng hydro gấp 500 lần so với khí hydro cùng một lúc. MCH cũng có thể tận dụng cơ sở hạ tầng dầu khí hiện có như các tàu chở dầu lớn và bể chứa, do đó có thể kỳ vọng việc thiết lập sớm các chuỗi cung ứng hydro xanh.
Tại ENEOS, chúng tôi đang phát triển công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả và giảm chi phí sản xuất MCH (Direct MCH® được mô tả ở trên) ở khâu đầu nguồn của chuỗi cung ứng hydro xanh và công nghệ ở khâu cuối nguồn (MCH-FCTM). Vui lòng xem trang này để biết thông tin về MCH-FCTM.
Hình 4. Vai trò của Direct MCH® và MCH-FCTM trong chuỗi cung ứng hydro xanh
Video liên quan
Trình diễn chuỗi cung ứng hydro xanh Direct MCH® (youtube.com)
