Ứng dụng công nghệ dự trữ hidro trong xe hơi ppsx

Ứng dụng công nghệ dự
trữ hidro trong xe hơi



Phương pháp mới trong việc tái sinh nhiên liệu
chứa hydro có thể mở ra cánh cửa tiến tới việc
sản xuất động cơ chạy bằng hydro.
Tạp chí Angewandte Chemie đăng tin, phòng thí
nghiệm quốc gia Los Alamos và các nhà nghiên
cứu thuộc Đại học Alabama cộng tác cùng
Trung tâm dự trữ hydro Hoa Kì đã đạt được tiến
triển quan trọng trong lĩnh vực dự trữ khí hydro.
Về nhiều mặt, khí hydro là một nhiên liệu lí
tưởng cho ngành vận tải. Nó rất dồi dào và có
thể dùng để chạy pin nhiên liệu. So với động cơ
đốt trong, pin nhiên liệu hiệu quả hơn rất nhiều.
Sử dụng khí hydro trong pin nhiên liệu cũng loại
trừ các khí phế phẩm có hại cho môi trường.

Ammonia borane là một nhiên liệu giải phóng
hydro. Theo mô hình của Phòng thí nghiệm
quốc gia Los Alamos, ammonia borane có thể
được sử dụng để chạy thùng xăng trong xe. Một
khi hydro được giải phóng, ammonia borane có
thể được tái sinh và tái sử dụng. Trong mô hình
đã công bố, sự tái sinh của nhiên liệu tách hydro
vào ammonia borane sẽ diễn ra bên ngoài
phương tiện.(Ảnh : Physorg)

Để đáp ứng được yêu cầu trong ngành vận tải,
một loại nhiên liệu lí tưởng cần đủ nhẹ để duy trì
hiệu suất chất đốt toàn phần và có chứa hàm
lượng năng lượng cao trong một đơn vị nhỏ.
Tuy nhiên, trong điều kiện thường, khí hydro
nguyên chất có mật độ năng lượng (energy
density) trên một đơn vị rất thấp. Điều này đặt ra
thử thách kĩ thuật cho việc sử dụng hydro trong
thùng xăng đơn để chạy được quãng đường dài
từ 300 dặm trở lên – theo tiêu chuẩn của Phòng
năng lượng Hoa Kì (DOE).
Cho tới nay, nhiều người vẫn coi nguyên tố nhẹ
nhất vũ trụ này là đủ nhẹ để sử dụng làm nhiên
liệu ngành vận tải,
Để giải quyết vấn đề mật độ năng lượng của khí
hydro nguyên chất, Trung tâm dự trữ hydro đã
tập trung vào sử dụng một loại vật liệu được gọi
là hydrua. Khí hydro có thể được sản sinh ra từ
những chất này và được dùng để chạy pin nhiên
liệu. Nhờ công suất dự trữ hydro, những hợp
chất này có thể được coi như những “thùng
xăng hoá học”.
Điển hình của hydrua là ammonia borane bởi
khả năng dự trữ hydro của nó khá cao, lên tới
20% khối lượng. Nhược điểm chính của
ammonia borane là không có cách nào để đưa
hydro trở lại nhiên liệu đã sử dụng một khi nó đã
được giải phóng. Nói cách khác, sau khi hydro
được giải phóng, ammonia borane không được
tiếp đầy đủ hydro.

Các nhà nghiên cứu Los Alamos đang cộng tác
với đồng nghiệp tại Đại học Alabama để phát
triển phương pháp tái sinh đủ ammonia borane.
Nhóm nghiên cứu đã đạt được bước đột phá khi
phát hiện ra rằng: có thể tái sinh một dạng cụ
thể của nhiên liệu tách hydro, có tên
polyborazylene, chỉ với rất ít nhiên liệu đầu vào.
Đây là một bước quan trọng trong việc sử dụng
ammonia borane vào mục đích vận chuyển
năng lượng trong ngành vận tải.
Giáo sư Gene Peterson, trưởng bộ phận Hoá
học tại Los Alamos cho biết “Nghiên cứu này
đánh dấu bước đột phá trong ngành dự trữ
năng lượng và có ứng dụng rất thiết thực. Nhóm
nghiên cứu rất đáng được ca ngợi nhờ thành
tựu xuất sắc này.”
Trung tâm dự trữ hydro là một trong ba trung
tâm được tài trợ bởi Phòng năng lượng Hoa Kì.
Hai trung tâm còn lại chuyên sâu vào công nghệ
thẩm thấu hydro và dự trữ hydro trong hydrua
kim loại. Nhóm ba trung tâm này có sự cộng tác
tham gia của Los Alamos, Phòng thí nghiệm
quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương, các học giả
cùng các đối tác trong ngành công nghiệp.
Đề cập tới công trình mà tạp chí Angewandte
Chemie miêu tả, John Gordon, nhà nghiên cứu
của Los Alamos, phát biểu “Đột phá này có
được là nhờ sự cộng tác tích cực của mọi người
trong trung tâm. Ban đầu, có vô số các chất thử
cần kiểm nghiệm.”

Gordon cho biết thêm “Những tính toán của
nhóm do giáo sư Dave Dixon thuộc Đại học
Alabama dẫn đầu có vai trò dẫn đường đối với
công trình thí nghiệm của nhà nghiên cứu Ben
Davis thuộc Los Alamos. Sự phối hợp cực kì ăn
ý giữa hai nhóm rõ ràng đã thúc đẩy tiến bộ
này.”
Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang làm việc với
đồng nghiệp tại Công ty hóa chất Dow, một đối
tác nữa của trung tâm, nhằm cải thiện hiệu suất
hoá học toàn phần và tiến tới ứng dụng nhiên
liệu sử dụng hydro vào ngành vận tải trên quy
mô rộng.