Hydrogen & Pin nhiên liệu (Vấn đề an toàn) pdf

Hydrogen & Pin nhiên liệu
(Vấn đề an toàn)




15.4. Vấn đề an toàn
Hydrogen là khí không màu, không mùi, không
vị và rất hoạt động. Khi hydrogen cháy nó mang
mối nguy hiểm tiềm ẩn bởi ngọn lửa của nó
không thể nhận thấy bằng mắt thường. Do đó
nó có thể lan đi mà người ta không thể nhận biết
để cảnh báo. Tuy nhiên, trong chừng mực nào
đó, hydrogen cháy an toàn hơn các nhiên liệu
hóa thạch thông thường. Hydrogen có tốc độ
bừng cháy rất cao và tiêu tán mau. Do đó,
những vụ cháy, thậm chí bắt nguồn từ hydrogen
lỏng, thường bùng lên rất nhanh rồi hết. Theo
tính toán của các nhà khoa học cho thấy ở một
vụ cháy xe cộ liên quan đến xăng dầu, đám
cháy có thể kéo dài hai mươi đến ba mươi phút,
trong khi đó, ngọn lửa từ đám cháy của chiếc xe
chạy bằng lượng hydrogen tương đương chỉ
kéo dài từ một đến hai phút!
Hydrogen khi bị đốt cháy sinh ra nhiệt và hơi
nước. Do không có carbon, hơn nữa hơi nước
lại là chất hấp thụ nhiệt nên hydrogen cháy tỏa
nhiệt ít hơn nhiều so với khi các hydrocarbon
cháy và đám cháy không lan đi, chỉ có những
vật trực tiếp bị đốt dưới ngọn lửa đó mới bị cháy

nặng. Những vật khác ở gần ngọn lửa sẽ khó
mà tự bắt cháy được. Vì thế mà mối nguy hiểm
về khói độc và việc cháy lan kéo dài đối với
hydrogen đã được giảm đi đáng kể. Điều này có
ý nghĩa rất quan trọng trong vấn đề cứu hỏa.
Tỉ trọng thấp và khả năng khuếch tán nhanh cho
phép hydrogen thoát nhanh vào khí quyển nếu
như có sự rò rỉ xảy ra. Trong khi đó, propane và
xăng dầu, với tỉ trọng cao và khả năng khuếch
tán thấp, dễ tụ lại gần mặt đất, làm gia tăng rủi
ro cháy nổ. Hydrogen phải đạt đến nồng độ 4%
trong khí quyển mới gây nguy hiểm, khi đó khả
năng bắt lửa của hydrogen sẽ tăng lên nhanh.
Mặc dù nồng độ 4% xem như không cao, nhưng
nếu so sánh với nồng độ cần đạt để bốc cháy
của xăng dầu chỉ có 1%, hydrogen cho thấy
mức rủi ro cháy nổ thấp hơn đáng kể.
Hydrogen không độc và không ăn mòn. Xăng và
dầu rất độc với con người và sinh vật nếu như
vô tình chúng bị rò rỉ ra môi trường bên ngoài.
Trong khi đó, nếu hydrogen bị thoát ra, chúng sẽ
bay hơi gần như hoàn toàn và chỉ để lại nước
đằng sau.
15.5. Ứng dụng nhiên liệu hydrogen
Chúng ta đã khá quen thuộc với hình ảnh
hydrogen như là nguyên liệu cho nhiều ngành
công nghiệp hóa học: chế tạo ammonia,
methanol, lọc dầu, phân bón, luyện kim, mỹ
phẩm, chất bán dẫn v.v. Thế nhưng, không chỉ
có vậy, hydrogen còn là một nguồn nhiên liệu

đầy tiềm năng với nhiều ưu điểm thuận lợi về
môi trường và kinh tế. Hydrogen là nguồn năng
lượng sạch, gần như không phát thải khí ô
nhiễm mà chỉ sinh ra hơi nước. Từ nước qua
quá trình điện phân ta lại có thể thu được
hydrogen. Vì vậy, hydrogen là nguồn năng
lượng gần như vô tận hay có thể tái sinh được.
Hơn nữa, xét về mặt trọng lượng, hydrogen có tỉ
trọng năng lượng cực kỳ cao. Trên thực tế, nhờ
hai đặc tính nhẹ và tỉ trọng năng lượng cao này,
hydrogen đã được dùng làm nhiên liệu cho tên
lửa từ những buổi ban đầu của công nghệ du
hành không gian.
Khi dùng làm nhiên liệu, hydrogen có thể được
đốt trực tiếp trong các động cơ đốt trong, tương
tự như trong các loại phương tiện giao thông
chạy bằng xăng dầu phổ biến hiện nay.
Hydrogen cũng có thể thay thế khí thiên nhiên
để cung cấp năng lượng cho các nhu cầu dân
dụng hàng ngày như đun nấu, sưởi ấm, chiếu
sáng…v.v.
Mặt khác, hydrogen còn có thể được sử dụng
làm nguồn năng lượng cung cấp cho hệ thống
pin nhiên liệu, nhờ quá trình điện hóa để tạo ra
điện năng. Bên cạnh những ưu điểm của
hydrogen như đã nêu trên (sạch, tái sinh…), pin
nhiên liệu còn chạy rất êm, không gây ra tiếng
động, chấn động như động cơ đốt trong. Do dựa
trên cơ chế của quá trình điện hóa tạo ra điện
năng chứ không phải quá trình đốt như ở động

cơ đốt trong, pin nhiên liệu còn đạt hiệu suất sử
dụng cao hơn nhiều so với động cơ đốt trong, vì
thế mà tiết kiệm năng lượng hơn. Với những ưu
thế vượt trội đó, pin nhiên liệu đang ngày càng
được quan tâm và dự đoán sẽ trở nên nguồn
nhiên liệu đầy triển vọng, một thành phần chủ
chốt của nền kinh tế hydrogen trong viễn cảnh
tương lai.