Giải pháp chi phí thấp và thân thiện với môi trường có thể cung cấp năng lượng cho nền kinh tế hydro từ kim loại phế liệu
'Sản xuất hydro bằng phế liệu kim loại' là chủ đề được nghiên cứu mạnh mẽ hiện nay
Sản xuất hydro mà không phát thải khí nhà kính rất khó và tốn kém phải không? Sai!
Tất cả những gì bạn cần làm là lấy vài lon cocacola, cắt nhỏ chúng thành những mảnh kim loại rồi cho vào xô nước. Thoát ra là hydro.
Nhưng vấn đề là lượng khí được tạo ra bằng phương pháp này quá nhỏ nên hầu như không đáng bỏ công sức bỏ ra. Điều này là do oxy trong nước phản ứng nhanh với bề mặt nhôm tạo thành một màng oxit, ngăn cản phản ứng tiếp theo. Câu trả lời là tìm ra một loại hóa chất (chất xúc tác) có thể tẩy sạch lớp oxit. Một số nhà nghiên cứu đã sử dụng gali cho mục đích đó. Những người khác đã chỉ ra rằng nếu bạn sử dụng bụi nhôm pha tạp silicon thì hiệu suất hydro sẽ khá cao.
Tuy nhiên, nhôm rất tốn kém. Thật vậy, bạn có thể sử dụng phế liệu nhôm, nhưng phế liệu không bao giờ là kim loại nguyên chất; nó được hợp kim hóa với các vật liệu khác, gây cản trở quá trình sản xuất hydro.
'Sản xuất hydro bằng phế liệu kim loại' là một chủ đề được nghiên cứu mạnh mẽ hiện nay.
Một nhóm các nhà khoa học đứng đầu là Giáo sư RB Harikrishna, Hemagni Deka, T Sundararajan và G Ranga Rao, thuộc Khoa Kỹ thuật Hóa học, IIT Madras, đã chứng minh rằng chất thải kim loại thải bỏ có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất nhiệt hóa hydro xanh. Khí được tạo ra bằng cách tách nước từ phế liệu kim loại thải công nghiệp ở nhiệt độ cao. Quá trình này đòi hỏi năng lượng đầu vào đáng kể trong giai đoạn đầu để đạt được nhiệt độ mong muốn. Sau đó, năng lượng đầu vào có thể giảm do tính chất tỏa nhiệt của quá trình, các nhà nghiên cứu lưu ý trong một ấn phẩm gần đây trên Tạp chí Quốc tế về Năng lượng Hydro. Họ đã nghiên cứu phản ứng giữa phế liệu kim loại và hơi nước để sản xuất hydro. Phương pháp của họ tạo ra 500 mL H2 xanh trên mỗi gam phế liệu ở nhiệt độ 1150°C, với hiệu suất chuyển đổi khoảng 94%. Họ cho biết: “Đây là một phương pháp tiềm năng để sử dụng kim loại phế liệu để sản xuất hydro xanh mà không phát thải carbon trên quy mô lớn”. Thông qua quá trình này, một tấn chất thải kim loại có thể tạo ra khoảng 500.000 lít hydro. Sản phẩm phụ được tạo ra chủ yếu là magnetit, một chất phụ gia tiềm năng cho chất lưu lưu biến từ. Đây là một quy trình thân thiện với môi trường và có thể được phát triển như một phương pháp tiết kiệm chi phí để sản xuất hydro xanh. Có nhiều loại vật liệu kim loại phế liệu khác cũng có thể được sử dụng để tạo ra hydro bằng quy trình này.
Tăng nguyên khối
Trong khi đó, công ty Monolith có trụ sở tại Hoa Kỳ ở Nebraska tuyên bố đã phát triển công nghệ sản xuất hydro xanh giá rẻ bằng cách sử dụng nhiệt phân metan. Nó vẫn sử dụng khí đốt tự nhiên, nhưng cho biết lượng khí thải chỉ là 0,45 kg CO2, trên mỗi kg hydro được tạo ra so với 11,3 kg của quy trình 'cải cách khí metan bằng hơi nước' thông thường. Monolith cho biết, nếu nguyên liệu thô là từ các nguồn sinh học hoặc tái chế, lượng khí thải CO2 sẽ ở mức âm.
Công ty được hỗ trợ bởi các nhà đầu tư như Decarbonization Partners, Mitsubishi Heavy Industries, Warburg Pincus và TPR Rise Climate.
Quá trình này rất đơn giản – sử dụng điện để đốt nóng khí mê-tan. Quá trình này cần 1/7 lượng điện năng mà một máy điện phân tiêu thụ (khoảng 55 kWh/kg Hydro). Nhiệt phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử hydro và carbon trên phân tử CO2. Các nguyên tử hydro và carbon xuất hiện một cách riêng biệt, do đó bạn thu được hai sản phẩm hữu ích—hydro và muội than.
