Công nghệ H2Gen của Utility Global khá khác biệt so với điện phân nước hay reforming khí tự nhiên truyền thống. Điểm đặc biệt là công nghệ này sử dụng trực tiếp các dòng khí thải công nghiệp (off-gas) hoặc khí sinh học (biogas) để sản xuất hydro, đồng thời thu hồi CO₂ với độ tinh khiết cao mà không cần tiêu thụ điện cho quá trình tách hydro.

Nguyên lý hoạt động của H2Gen

Về bản chất, H2Gen là một hệ thống điện hóa nhiệt độ cao sử dụng màng gốm dẫn ion oxy (oxygen ion conducting ceramic membrane).

Quá trình diễn ra theo các bước:

Bước 1: Cấp nước vào hệ thống

Nước được đưa vào phía catốt của mô-đun điện hóa.

Tại đây:

H₂O → H₂ + O²⁻

Nước bị tách thành hydro và ion oxy.

Bước 2: Ion oxy đi qua màng gốm

Ion oxy O²⁻ di chuyển xuyên qua lớp màng gốm đặc biệt ở nhiệt độ cao.

Khác với điện phân nước truyền thống, quá trình này không cần nguồn điện lớn từ bên ngoài.

Bước 3: Sử dụng khí thải công nghiệp làm nguồn năng lượng

Ở phía còn lại của màng, khí thải chứa CO, H₂, CH₄ hoặc khí sinh học sẽ phản ứng với ion oxy:

CO + O²⁻ → CO₂ + 2e⁻

H₂ + O²⁻ → H₂O + 2e⁻

CH₄ + 4O²⁻ → CO₂ + 2H₂O + 8e⁻

Các electron sinh ra sẽ quay trở lại phía catốt để tiếp tục quá trình tách nước.

Nhờ vậy hệ thống tự tạo vòng tuần hoàn điện hóa bên trong mà không cần điện phân bằng nguồn điện bên ngoài.

Hydro được tạo ra như thế nào?

Hydro không được lấy từ khí tự nhiên như công nghệ SMR thông thường.

Nguồn hydro chính đến từ:

• Nước (H₂O)
• Năng lượng hóa học có sẵn trong khí thải công nghiệp

Nói cách khác:

Khí thải đóng vai trò "nhiên liệu" cung cấp năng lượng cho phản ứng.

Nước là nguồn nguyên liệu tạo ra hydro.

Điều này giúp giảm đáng kể lượng điện tiêu thụ so với điện phân nước.

Tại sao công nghệ này được quan tâm?

Trong các nhà máy thép, lọc dầu, hóa chất, xi măng thường có lượng lớn khí thải chứa:

• CO
• H₂
• CH₄
• Syngas

Thông thường các dòng khí này bị đốt bỏ hoặc sử dụng hiệu suất thấp.

H2Gen tận dụng chính dòng khí đó để sản xuất hydro ngay tại chỗ.

Ưu điểm:

• Không cần điện tái tạo công suất lớn.
• Không cần vận chuyển hydro đường dài.
• Có thể lắp đặt dạng module nhỏ.
• Thu hồi CO₂ nồng độ cao dễ CCS hơn.
• Chi phí hydro thấp hơn điện phân trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

So sánh với các công nghệ sản xuất hydro

Dự án tại Hàn Quốc

Dự án thương mại đầu tiên tại Daejeon sẽ sản xuất khoảng 3,5 tấn hydro nhiên liệu mỗi ngày để cung cấp cho đội tàu điện bánh lốp và phương tiện giao thông sử dụng pin nhiên liệu hydro. Đây là dự án thương mại H2Gen đầu tiên của Utility Global ngoài Hoa Kỳ.

Góc nhìn chiến lược

Nếu công nghệ H2Gen đạt được các chỉ tiêu kinh tế như Utility công bố, đây có thể là một trong những công nghệ rất phù hợp với Việt Nam.

Các nguồn khí thải tiềm năng bao gồm:

• Nhà máy thép Hòa Phát
• Nhà máy lọc dầu Dung Quất
• Nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn
• Nhà máy phân đạm Phú Mỹ
• Nhà máy phân đạm Cà Mau
• Các nhà máy xi măng

Thay vì xây dựng điện phân quy mô lớn cần hàng trăm MW điện tái tạo, H2Gen có thể tạo ra hydro phân tán ngay tại khu công nghiệp, giảm đáng kể chi phí vận chuyển và hạ tầng hydro ban đầu. Đây là lý do công nghệ này đang thu hút sự quan tâm lớn từ ngành thép, lọc dầu và hóa chất trên toàn cầu.

Quý đối tác tại Việt Nam có nhu cầu hợp tác, vui lòng liên hệ Ban Thư ký VAHC theo email: contact@vahc.com.vn