Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đang phát triển một công nghệ 'đột phá' mới không chỉ cải thiện việc vận chuyển và lưu trữ hydro mà còn có thể giúp khử cacbon trong lĩnh vực vận tải đường dài sử dụng nhiều nhiên liệu hóa thạch.
Công nghệ này có tác dụng nâng cao hiệu suất của chất mang hydro hữu cơ dạng lỏng (LOHC) – hợp chất hóa học được sử dụng trong lĩnh vực lưu trữ và vận chuyển năng lượng.
Thông thường bao gồm các phân tử hữu cơ giàu hydro có thể hấp thụ và giải phóng khí hydro thuận nghịch, LOHC có khả năng lưu trữ và vận chuyển hydro phân tử.
Mật độ lưu trữ hydro cao của LOHC kết hợp với mối lo ngại về an toàn giảm so với hydro ở dạng khí đã khiến chúng thu hút được sự quan tâm trong việc vận chuyển và phân phối hydro đường dài cho các ứng dụng như pin nhiên liệu và quy trình công nghiệp.
LOHC hoạt động trong cơ sở hạ tầng phân phối nhiên liệu bán lẻ hiện có và được sử dụng để cung cấp khí hydro đến các trạm tiếp nhiên liệu, sau đó khí này được nén và chuyển lên xe tải được trang bị pin nhiên liệu hoặc động cơ đốt trong.
Theo nhà nghiên cứu chính William H. Green, phương pháp này gây ra tổn thất năng lượng 'đáng kể' do giải phóng và nén hydro thu nhiệt tại trạm bán lẻ.
“Để giải quyết vấn đề này, công việc của chúng tôi là khám phá một ứng dụng hiệu quả hơn, với xe tải chạy bằng động cơ LOHC có tính năng khử hydro trên xe.”
Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu sửa đổi hệ thống truyền động của xe tải để cho phép giải phóng hydro trên xe từ LOHC, sử dụng nhiệt thải từ khí thải động cơ để cung cấp năng lượng cho quá trình 'khử hydro'.
Quá trình này xảy ra trong lò phản ứng nhiệt độ cao, liên tục nhận LOHC giàu hydro từ bể chứa nhiên liệu.
Sơ đồ quy trình đề xuất cho quá trình khử hydro trên tàu. (Nguồn: Nhóm Xanh)
Sau khi đi qua thiết bị phân tách để loại bỏ bất kỳ LOHC nào còn sót lại, hydro giải phóng từ lò phản ứng sau đó sẽ được đưa vào động cơ.
Trên đường đi đến động cơ, một phần hydro được chuyển sang đầu đốt để làm nóng lò phản ứng, điều mà nhóm nghiên cứu cho rằng giúp tăng cường sức nóng của lò phản ứng do khí thải động cơ cung cấp.
Sayandeep Biswas, một thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đưa ra một lựa chọn thay thế nhằm giải quyết nhiều thách thức và dường như là một cách khả thi để có thể sử dụng hydro trong bối cảnh giao thông vận tải này”.
“Hydro, khi được sử dụng thông qua LOHC, có những lợi ích rõ ràng cho việc vận chuyển đường dài, chẳng hạn như khả năng mở rộng và thời gian tiếp nhiên liệu nhanh. Ngoài ra còn có tiềm năng to lớn trong việc cải thiện việc phân phối và tiếp nhiên liệu để giảm chi phí hơn nữa và hệ thống của chúng tôi đang nỗ lực thực hiện điều đó.”
Khi ngành vận tải sử dụng nhiên liệu hydro tiếp tục phát triển, McKinsey & Co dự đoán rằng – đến năm 2035 – có thể có tới 850.000 xe tải hạng trung và hạng nặng chạy bằng nhiên liệu hydro trên đường ở châu Âu.
Giữa chúng, chúng sẽ tiêu thụ 6.900 kiloton hydro mỗi năm và cần tới 4.800 trạm tiếp nhiên liệu hydro.
