Phá vỡ công nghệ điện phân: Bên trong công ty khởi nghiệp Israel đặt cược vào hydro xanh giá rẻ
H2Pro tin rằng họ có thể giảm mạnh chi phí và làm sạch một trong những ngành công nghiệp gây ô nhiễm nhất thế giới.
Hagai Gilboa, Maor Shalom Swisa
14.12.25
Tại khu công nghiệp Caesarea, một công ty khởi nghiệp của Israel đang nghiên cứu một công nghệ có thể giúp tái tạo một trong những ngành công nghiệp gây ô nhiễm nhất thế giới. H2Pro, được thành lập vào năm 2019 sau một cuộc trò chuyện tình cờ trên xe buýt giữa hai giáo sư của Technion và sau đó được dẫn dắt bởi doanh nhân kỳ cựu Talmon Marco, đang hướng đến việc chuyển đổi cách thức sản xuất hydro xanh, loại hydro được sản xuất mà không phát thải carbon từ năng lượng tái tạo.
Phương pháp: tái cấu trúc cơ bản công nghệ điện phân, quy trình đã có từ nhiều thập kỷ trước được sử dụng để sản xuất hydro từ nước. Tham vọng rất táo bạo, nhằm đơn giản hóa quy trình đủ để giảm chi phí sản xuất hydro xanh xuống khoảng một đô la mỗi kilogram, khiến nó cạnh tranh được với hydro được sản xuất bằng nhiên liệu hóa thạch.
Giáo sư Avner Rothschild (trái), Giáo sư Gideon Grader của H2Pro
(Daniel Campos)
Ngày nay, thế giới tiêu thụ khoảng 100 triệu tấn hydro mỗi năm, một thị trường trị giá ước tính 200 tỷ đô la. “Thị trường hydro lớn hiện nay nằm ở các nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa chất và sản xuất thép, và trong tương lai, là sản xuất nhiên liệu máy bay phản lực,” Giám đốc điều hành H2Pro, Tzahi Rodrig, cho biết. Vấn đề là sản xuất hydro chiếm khoảng 2,5% tổng lượng khí thải nhà kính toàn cầu.
“Khoảng một nửa lượng hydro được sử dụng trên toàn cầu dành cho sản xuất amoniac, và nửa còn lại dành cho ngành công nghiệp dầu mỏ,” Giáo sư Gideon Grader, một trong những người sáng lập H2Pro từ Technion, cho biết. “Thị trường này tạo ra ô nhiễm khổng lồ do cách thức sản xuất hydro.”
Hầu hết hydro hiện nay được sản xuất bằng phương pháp cải tạo metan bằng hơi nước (SMR), một quy trình rẻ tiền nhưng gây ô nhiễm cao, dựa vào khí tự nhiên. Phương pháp thay thế sạch hơn, điện phân, tách hydro khỏi oxy trong nước bằng điện, đã được biết đến hơn một thế kỷ, nhưng chi phí vẫn còn quá cao.
“Chi phí sản xuất hydro bằng điện phân đơn giản là không thể cạnh tranh với các phương pháp gây ô nhiễm,” Giáo sư Avner Rothschild, một giáo sư khác tại Technion và đồng sáng lập công ty, cho biết. Ông giải thích, thành phần đắt tiền và gây nhiều vấn đề nhất là màng ngăn ở trung tâm của thiết bị điện phân, có chức năng tách khí hydro và oxy.
“Màng ngăn là một thành phần hoạt động dưới áp lực liên tục,” Rodrig nói. “Theo thời gian, nó bị xuống cấp. Nếu nó bị hỏng, hydro và oxy có thể trộn lẫn, và đó là nguy cơ gây nổ.”
Nhận thức đó đã dẫn đến ý tưởng cốt lõi của H2Pro: loại bỏ hoàn toàn màng ngăn.
“Phát minh của chúng tôi đã thách thức một điều mà trước đây chưa ai đặt câu hỏi,” Rothschild nói. Thay vì sản xuất hydro và oxy đồng thời, được tách biệt bởi một màng ngăn, hệ thống của H2Pro tạo ra hai loại khí này ở các giai đoạn riêng biệt.
Ở giai đoạn đầu tiên, một điện cực sản xuất hydro trong khi điện cực kia tạm thời lưu trữ oxy. Ở giai đoạn thứ hai, oxy được giải phóng. “Cấu trúc hai bước này giúp giảm đáng kể chi phí và độ phức tạp,” Rothschild nói.
Sự thay đổi này đòi hỏi một loại điện cực hoàn toàn mới. “Chúng tôi phải tái tạo lại điện cực, thành phần, cấu trúc của nó, mọi thứ,” ông giải thích. Tại cơ sở nghiên cứu và phát triển của H2Pro ở Caesarea, các kỹ sư sản xuất điện cực từ đầu, trộn bột kim loại và nung kết chúng ở nhiệt độ lên đến 1.200 độ C để chịu được các điều kiện hoạt động khắc nghiệt bên trong thiết bị điện phân.
Việc bảo vệ công nghệ này đặt ra những thách thức riêng. “Bạn không thể bảo vệ chính hydro, nó là một phân tử tự nhiên,” Tiến sĩ Revital Green thuộc Nhóm Sở hữu Trí tuệ Ehrlich cho biết. “Một khi hydro được bán, không có cách nào để truy tìm nguồn gốc của nó. Đó là lý do tại sao việc bảo vệ phải tập trung vào hệ thống: các thành phần, cấu hình của chúng và cách chúng tương tác.”
Để hydro thực sự xanh, nó phải được sản xuất bằng điện năng tái tạo từ năng lượng mặt trời hoặc gió. Nhưng những nguồn năng lượng đó vốn dĩ không ổn định.
“Các máy điện phân thông thường không hoạt động tốt với sự dao động của nguồn điện,” Rothschild nói. “Chúng nhanh chóng bị xuống cấp, và điều đó dẫn đến chi phí cao.”
Ngược lại, hệ thống của H2Pro có thể được bật và tắt nhiều lần mà không bị hư hỏng. “Các máy điện phân hiện có không thể chịu được việc bật tắt liên tục,” Rodrig nói. “Hệ thống của chúng tôi thì có thể.”
Khả năng đó cho phép hệ thống được kết nối trực tiếp với các cánh đồng năng lượng mặt trời. Về lý thuyết, nông dân trồng cà chua hoặc dưa chuột cũng có thể sản xuất hydro tại chỗ và bán nó như một nguồn thu nhập bổ sung.
“Để đạt được mục tiêu một đô la mỗi kilogram hydro, mọi thành phần chi phí đều phải được giải quyết,” Rodrig nói. “Điện là thành phần lớn nhất. Ở mức khoảng năm xu mỗi kilowatt giờ, phép tính bắt đầu khả thi.”
Talmon Marco, người đứng đầu công ty sau khi bán Viber với giá 900 triệu đô la vào năm 2014 và Juno với giá 200 triệu đô la vào năm 2017, tỏ ra thận trọng về thời gian. “Một đô la mỗi kilogram là một mục tiêu cực kỳ khó khăn,” ông nói. “Nhưng việc đạt được mức giá thấp, khả thi về mặt kinh tế, có lẽ vào khoảng năm 2031, là điều thực tế.”
Marco coi nỗ lực này là một phần của chiến lược khí hậu rộng lớn hơn.
“Năng lượng xanh có thể không còn được ưa chuộng như trước đây, nhưng tiến bộ là có thật, đặc biệt là ở Trung Quốc,” ông nói. “Cuối cùng, chúng ta sẽ phải đi theo hướng mà vấn đề dẫn dắt: giải quyết khủng hoảng khí hậu.”
H2Pro đã huy động được hơn 100 triệu đô la từ các nhà đầu tư, bao gồm quỹ Breakthrough Energy của Bill Gates và quỹ đầu tư quốc gia của Singapore. Một hệ thống 50 kilowatt đã hoạt động tại cơ sở Caesarea của họ. Vào tháng 2 năm 2026, một hệ thống 500 kilowatt dự kiến sẽ đi vào hoạt động tại Ziporit, gần Biển Galilee, tiếp theo là một hệ thống lớn hơn nhiều, lên đến 50 megawatt, ở Tây Ban Nha hoặc Bồ Đào Nha.
“Hiện nay đơn giản là không có đủ hydro xanh,” Rodrig nói. “Ngay cả khi mọi người muốn chuyển đổi vào ngày mai, nguồn cung cũng không tồn tại. Ai đó phải xây dựng cơ sở hạ tầng.”
Nhu cầu đó có thể sớm bùng nổ. “Ngành hàng không muốn hydro. Ngành vận tải biển muốn hydro. Ngành vận tải đường bộ hạng nặng muốn hydro,” ông nói. “Chúng ta đang nói về một thị trường mà cuối cùng có thể đạt tới hàng nghìn tỷ đô la.”
