Định nghĩa về nguyên tố Hydro

Hydro - nguồn năng lượng vô tận và thân
thiện với môi trường
Hydro là nguồn nhiên liệu an toàn, không thể gây bất cứ sự cố môi trường nào cho con
người, không như nguồn năng lượng hạt nhân từng gây nhiều vụ rò rỉ phóng xạ như đã
xảy ra trong nhiều năm gần đây.
Như vụ rò rỉ phóng xạ ngày 28-3-1979 ở Nhà máy The Three-Mile Island (bang Pennsylvania, Mỹ); vụ tai nạn nổ lò phản
ứng hạt nhân ngày 26-4-1976 ở Nhà máy Chernobyl (Ukraine, Liên Xô trước đây); sự cố ngày 30-9-1999 làm 119 người
bị nhiễm phóng xạ tại Nhà máy tái chế nhiên liệu phóng xạ Tokaimura (tỉnh Ibakari, Nhật); vụ vỡ đường ống nước và hơi
nóng ngày 9-8-2004 tại Nhà máy điện hạt nhân Mihama (tỉnh Fukui, Nhật) làm năm công nhân thiệt mạng.

Cũng tại nhà máy này năm 2006 lại xảy ra một vụ cháy nữa. Gần đây nhất, sau
trận động đất Chuetsu 6,8 độ Richter ngày 16-7-2007, một vụ rò rỉ được đánh
giá là rất nghiêm trọng đã xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân lớn nhất thế giới
Kashiwazaki Kariwa (tỉnh Niigata, Nhật).
Khoảng 400 thùng chất thải hạt nhân bị đổ vỡ, một số lượng chất lỏng chứa
phóng xạ chảy ra biển, buộc nhà máy phải đóng cửa ngưng hoạt động ít nhất
một năm để Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) kiểm tra. Ngoài ra,
nhiều vấn đề nghiêm trọng khác về chất thải hạt nhân, vấn đề thất thoát nguyên
liệu hạt nhân vào tay các phần tử khủng bố, vấn đề mâu thuẫn giữa độc quyền
công nghệ hạt nhân trong tay một số nước và chủ trương phá vỡ thế độc quyền
đó.
Hydro - nguồn năng lượng vô tận
Hydro được sản xuất từ nước và năng lượng mặt trời, vì vậy hydro thu được còn
gọi hydro nhờ năng lượng mặt trời (solar hydrogen). Nước và ánh nắng mặt trời
có vô tận và khắp nơi trên hành tinh. Năng lượng mặt trời được thiên nhiên ban
cho hào phóng và vĩnh hằng, khoảng 3x1024 J/ngày, tức khoảng 104 lần năng
lượng toàn thế giới tiêu thụ hằng năm. Vì vậy, hydro nhờ năng lượng mặt trời là
nguồn nhiên liệu vô tận, sử dụng từ thế kỷ này qua thế kỷ khác bảo đảm an toàn
năng lượng cho loài người mà không sợ cạn kiệt, không thể có khủng hoảng
năng lượng và bảo đảm độc lập về năng lượng cho mỗi quốc gia, không một
quốc gia nào độc quyền sở hữu hoặc tranh giành nguồn năng lượng hydro như

từng xảy ra với năng lượng hóa thạch.
Để thu được hydro nhờ năng lượng mặt trời có hai phương pháp sản xuất sau
đây: phương pháp điện phân nước (water electrolysis) nhờ năng lượng điện mặt
trời thông qua các pin mặt trời (solar cell) và phương pháp quang điện hóa phân
rã nước (photoelectrochemical water splitting) nhờ năng lượng bức xạ của ánh
nắng mặt trời với sự có mặt chất xúc tác quang. Cả hai phương pháp, phản ứng
đều xảy ra như sau:
H2O -> H2 + 1/2O2
Từ năm 1960, Công ty General Electric đã sản xuất hệ thống cung cấp điện
bằng pin nhiên liệu hydro cho tàu Apollo của NASA, sau đó sử dụng cho tàu
Apollo-Soyuz, Skylab và các tàu con thoi (Space Shuttle). Ngày nay, điện năng


trong các tàu con thoi và trạm nghiên cứu không gian của NASA đều được các
pin nhiên liệu cung cấp, vì trên tàu không gian, hydro và oxy được mang theo
sẵn. Song điều lý thú là bản thân pin nhiên liệu không chỉ cung cấp điện mà còn
cung cấp nước uống siêu sạch cho các phi hành gia, vì nước là chất thải của pin
nhiên liệu hydro.
Hydro thay xăng dầu cho các phương tiện giao thông, vận tải

Bloc pin nhiên liệu hydro lắp trên ôtô

Hiện đã có nhiều mẫu xe chạy bằng hydro (hydrogen car) và xe kết hợp giữa
động cơ đốt trong bằng hydro và động cơ điện có tên gọi xe ghép lai (hybrid car)
được gọi chung là dòng xe hoàn toàn không có khói xả (Zero Emission Vehicle ZEV) của các hãng ôtô nổi tiếng như Honda, Ford, Mercedes Benz... trưng bày
giới thiệu trong các cuộc triển lãm quốc tế về ôtô.
Nhật tuyên bố ngay trong năm 2008 các thế hệ xe không có khói xả ZEV sẽ ra
đời với tên Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid, Honda
Insigh. Cho đến tháng 4-2007, ở Mỹ đã có 200 chiếc ôtô và xe buýt chạy bằng
hydro hoạt động. Gần đây, một cuộc hành trình thử nghiệm xuyên châu Úc trong

một ngày đường khoảng 4.000km bằng ôtô dùng nhiên liệu hydro cho thấy ôtô
có thể chạy an toàn đến mọi nơi mà không cần xăng và hoàn toàn không xả khí
độc hại gây ô nhiễm môi trường.
Hydro thay xăng dầu sản xuất điện năng
Hydro được sử dụng để sản xuất điện thay nhiên liệu hóa thạch, thực hiện trong
các pin nhiên liệu (fuel cell). Pin nhiên liệu hoạt động theo nguyên lý ngược với
quá trình sản xuất hydro, nghĩa là nếu với nguyên liệu là nước, khi được cung
cấp một năng lượng cần thiết sẽ xảy ra quá trình tạo ra hydro và oxy, thì ngược
lại, nếu cho hydro và oxy kết hợp lại trong điều kiện nhất định sẽ thu được nước
và một năng lượng tương ứng, đó là điện năng.
Pin nhiên liệu là một hệ mở, khi hydro và oxy được cấp vào liên tục thì nước và
điện sẽ sinh ra liên tục với cường độ không đổi, kéo dài bao lâu cũng được tùy
theo sự cung cấp hydro và oxy vào hệ. Nhờ đó, pin nhiên liệu đóng vai trò như
một máy sản xuất điện thực thụ với nguyên liệu đầu vào là hydro và oxy không
khí, chất thải ra chỉ là nước.
Sẽ không cần máy phát điện, không cần những tuôcbin đồ sộ, không có cả
những cơ cấu chuyển động, không có tiếng ồn, không khói xả. Điện từ các pin
nhiên liệu hydro có thể sản xuất mọi nơi, mọi công suất từ vài watt cho đến hàng
trăm kilowatt hoặc hàng trăm megawatt cho mọi nhu cầu, từ các vùng sâu, vùng


xa, hoặc trạm điện, các cao ốc cho đến các thành phố, mà không cần đến những
nhà máy điện đồ sộ cùng nguồn điện lưới từ trung tâm cung cấp phân phối điện
quốc gia. Người tiêu thụ có thể tự sản xuất điện. Sản xuất điện bằng pin nhiên
liệu hydro sẽ phá thế độc quyền trong sản xuất và phân phối điện.
Nền kinh tế hydro sẽ thay thế nền kinh tế hóa thạch: cuộc cách mạng về năng
lượng đang được hiện thực hóa
Hydro và pin nhiên liệu là chìa khóa giải quyết vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển và
sự biến đổi khí hậu toàn cầu - mối lo của toàn thế giới hiện nay khi sử dụng
nhiên liệu hóa thạch.

Một nền kinh tế hydro sẽ xuất hiện như đã xuất hiện nền kinh tế dầu - khí, sẽ
buộc phải thay đổi tận gốc những hạ tầng cơ sở của nền kinh tế hóa thạch cùng
các hoạt động của con người. Phương thức sản xuất nguồn năng lượng mới
không còn là tìm kiếm, thăm dò, khai thác; phương thức tồn chứa, vận chuyển,
cung ứng hydro cho các nhu cầu tiêu thụ sẽ buộc phải cấu trúc, xây dựng hạ
tầng cơ sở mới. Động cơ sẽ được chế tạo theo nguyên lý mới phù hợp nguồn
năng lượng hydro, tất nhiên sẽ khác hẳn các động cơ xăng, dầu.
Các tiêu chuẩn kỹ thuật, các qui định an toàn, luật lệ pháp lý khi sử dụng nguồn
năng lượng mới sẽ phải xây dựng lại. Công tác giáo dục, đào tạo, nghiên cứu
khoa học phục vụ nền kinh tế hydro sẽ đòi hỏi phải có những nội dung mới, cơ
sở vật chất mới, hoàn toàn khác so với nền kinh tế hóa thạch hiện nay. Những
vấn đề về môi trường ô nhiễm do sử dụng năng lượng hydro gây ra sẽ không
còn là đề tài nghiên cứu tiêu hao tiền của và sức lao động của các nhà khoa học,
không còn là đầu đề của các hội nghị quốc tế triền miên về biến đổi khí hậu toàn
cầu như khi sử dụng năng lượng hóa thạch.
Tất cả những sự thay đổi đó cho thấy đây thật sự là một cuộc cách mạng sâu
sắc trong tiến trình phát triển của xã hội loài người, và đã được đánh giá có ý
nghĩa to lớn như cuộc cách mạng công nghiệp trước đây, khi phát minh đầu máy
hơi nước với việc sử dụng nhiên liệu than đá.
Ngày nay, nền kinh tế hydro đang trở thành một xu thế không thể đảo ngược trên
thế giới. Ở Mỹ, năm 2003 Tổng thống G. Bush đã công bố một chương trình
được gọi là “Sáng kiến nhiên liệu hydro” (Hydrogen Fuel Initiative) với quyết định
dành 1,2 tỉ USD cho nghiên cứu và phát triển nhằm mục tiêu đến năm 2020 ôtô
chạy bằng pin nhiên liệu hydro phải triển khai thương mại hóa thành công vào
thực tế. Nền kinh tế hydro nhờ năng lượng mặt trời không còn là ý tưởng mơ hồ
hoặc chỉ là viễn tưởng khoa học, khả năng hiện thực hóa nền kinh tế hydro chỉ
khoảng 25-35 năm nữa thôi! Như Tổng thống Mỹ G. Bush hi vọng “chiếc ôtô đầu
tiên trong đời của những trẻ mới sinh hôm nay ngồi cầm lái sẽ là xe hydro dòng
ZEV”.
TS. TRẦN MẠNH TRUNG

Hydrogen: Năng lượng thời hậu hóa thạch
8:17 sáng | Tháng Chín 10, 2011

(Petrotimes) - Ngày nay, cộng đồng quốc tế đã nhận ra hydrogen là một thành phần chủ chốt
cho hệ thống năng lượng sạch và bền vững. Năng lượng hydrogen không còn là ý tưởng mơ
hồ hoặc viễn tưởng khoa học mà nó đang là hiện thực hóa.
Theo ước tính thì khoảng 60 năm nữa các nguồn tài nguyên hóa thạch trên thế giới sẽ cạn kiệt vì con
người đã và đang khai thác nhanh hơn mức tái tạo của thiên nhiên. Do đó, ngay từ bây giờ các quốc
gia cần nghiên cứu, ứng dụng những nguồn năng lượng mới thay thế các nguồn năng lượng hóa
thạch trước đây. Bài báo đề cập đến nguồn năng lượng tái tạo hydrogen, các phương pháp sản xuất,
lưu trữ và ứng dụng năng lượng hydrogen, hứa hẹn như một giải pháp đầy tiềm năng phục vụ mục
tiêu phát triển bền vững năng lượng của nhân loại.
Nguồn nhiên liệu mới
Hydrogen là một nguyên tố hóa học trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố với nguyên tử bằng 1. Ở
trạng thái tự do và trong các điều kiện bình thường, hydrogen không màu, không mùi và không vị, tỉ
trọng bằng 1/14 tỉ trọng của không khí. Hydrogen khi cháy trong không khí giới hạn từ 4-75% thể tích.
Nhiệt độ cháy của hydrogen cao nhất đạt được 2.3180C ở nồng độ 29% thể tích, nếu cháy trong ôxy
nhiệt độ có thể lên đến 3.0000C, cao nhất so với tất cả các loại khí khác như khí Methane (CH4) đạt
2.1480C, propane (C3H8) đạt 2.3850C.
Với các đặc tính này, hydrogen sẽ là một nguồn nhiên liệu quan trọng trong tương lai, phục vụ cho
nhu cầu năng lượng của con người. Bởi hydrogen là một loại nhiên liệu tái sinh, thân thiện với môi
trường, không gây ô nhiễm, không phát thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính, hydrogen khi cháy rất
“sạch” phản ứng cháy của hydrogen chỉ tạo ra nước.
Hydrogen là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, tạo nên khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ và tới
trên 90% tổng số nguyên tử. Trên trái đất, hydrogen phần lớn ở dạng kết hợp với oxygen trong nước
hay với carbon và các nguyên tố khác trong vô số các hợp chất hữu cơ tạo nên cơ thể mọi loài động,
thực vật. Người ta có thể sản xuất hydrogen từ nhiều nguồn khác nhau như: hóa nhiệt nhiên liệu
hydrocarbon với các phương pháp hóa nhiệt khí thiên nhiên với hơi nước, khí hóa hydrocarbon nặng

hoặc khí hóa sinh khối và nhiệt phân; Điện phân nước, phương pháp này dùng dòng điện để tách
nước thành khí hydrogen và oxygen và phương pháp sinh học.


Về cơ bản có các phương thức lưu trữ hydrogen như: Lưu chứa hydrogen trong các bình khí nén áp
suất cao: Các bình áp suất chứa khí nén thường làm bằng thép nên rất nặng và cồng kềnh, ngày nay
các bình áp suất được làm từ những vật liệu composite nhẹ hơn nhiều. Lưu chứa hydrogen dưới
dạng khí hóa lỏng: Hạ nhiệt độ xuống dưới 200K hay âm 2350C để hydrogen tồn tại ở thể lỏng,
phương pháp này thích hợp với các ứng dụng di động dùng trên các phương tiện giao thông. Nhược
điểm của quá trình hóa lỏng hydrogen tiêu tốn khá nhiều năng lượng (khoảng 30%). Tuy nhiên, ưu
điểm của việc lưu trữ hydrogen dưới dạng lỏng là tốn ít không gian nhất, do hydrogen có tỉ trọng năng
lượng theo thể tích cao.
Lưu chứa hydrogen trong hợp chất khác: Lưu chứa hydrogen nhờ hấp thụ hóa học, lưu chứa
hydrogen trong các hydrua kim loại (metal hydride); Lưu chứa hydrogen trong ống carbon nano rỗng
(hiện nay công nghệ này đang được quan tâm nghiên cứu rất nhiều trên thế giới. Ứng dụng cho các
pin nhiên liệu di động và nhỏ gọn như máy tính xách tay, máy ảnh, điện thoại di động…).
Ngoài ra, còn một phương pháp lưu trữ hydrogen khác đó là nghiên cứu của các nhà khoa học của
Trường Bách khoa Liên bang Lausanne (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) của Thụy Sỹ đã
khám phá ra rằng: Chuyển đổi hydro thành axit formic sẽ giúp khâu vận chuyển và lưu trữ trở nên dễ
dàng hơn và an toàn hơn. Đồng thời axit formic có thể giải phóng liên tục những lượng khí hydro đủ
để chuyển hóa thành điện năng đáp ứng nhu cầu về điện cho người sử dụng, đây thực sự là một giải
pháp lý tưởng thuận tiện trong quá trình lưu trữ, phân phối và sử dụng.
Ứng dụng và tương lai
Hydrogen sử dụng làm nhiên liệu động cơ: 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 nhiên
liệu hóa thạch 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…
Hydrogen sử dụng trong pin nhiên liệu: Nó còn 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 (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.
Ngày nay, cộng đồng quốc tế đã nhận ra hydrogen là một thành phần chủ chốt cho hệ thống năng
lượng sạch và bền vững. Năng lượng hydrogen không còn là ý tưởng mơ hồ hoặc viễn tưởng khoa
học mà nó đang là hiện thực hóa.
Năm 1960, Công ty General Electric đã sản xuất hệ thống cung cấp điện bằng pin nhiên liệu hydrogen
cho tàu Apollo của NASA, sau đó sử dụng cho tàu Apollo-Soyuz, Skylab và các tàu con thoi (Space
Shuttle). Ngày nay, điện năng trong các tàu con thoi và trạm nghiên cứu không gian của NASA đều
được các pin nhiên liệu hydrogen cung cấp.
Năm 2003 Tổng thống G.Bush đã công bố một chương trình được gọi là “Sáng kiến nhiên liệu hydro”
(Hydrogen Fuel Initiative) với quyết định giành 1,2 tỉ USD cho nghiên cứu và phát triển nhằm mục tiêu
đến năm 2020 ôtô chạy bằng pin nhiên liệu hydrogen phải triển khai thương mại hóa thành công vào
thực tế.
Ở châu Á, Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Đài Loan… đều có chương trình nghiên cứu phục vụ
cho nền kinh tế hydrogen tương lai đã và đang thu được kết quả rất khả quan. Còn ở Việt Nam, chưa
có chương trình quốc gia trọng điểm nào liên quan đến năng lượng hydrogen chuẩn bị cho thời kỳ
“hậu hóa thạch”. Xét trong chiến lược phát triển năng lượng quốc gia đến năm 2020, tầm nhìn đến
năm 2050 chủ yếu phát triển năng lượng như điện, than, dầu khí… Xu hướng lựa chọn nguồn năng
lượng hạt nhân để phát triển thành nguồn năng lượng chính. Nên chăng ngay từ bây giờ các nhà
hoạch định năng lượng quốc gia cũng cần lưu ý đến nguồn năng lượng sạch hydrogen, có chính sách
đầu tư nghiên cứu phát triển nguồn nhiên liệu đầy triển vọng này.
Hoàng Đức Nhuận – Tổng Công ty Công nghệ năng lượng DKVN


Không phải vô cớ mà Thủ tướng Úc John Howard của nước chủ nhà hội nghị thượng đỉnh APEC năm nay đã nêu vấn đề

thay đổi khí hậu (từ khí thải) làm chủ đề chính.
Cũng không phải để trình diễn mà từ năm 2003, Tổng thống Hoa Kỳ George W. Bush đã quyết định đầu tư cho một
nguồn năng lượng mới là hydro, và các hãng xe hơi hàng đầu thế giới đã lao vào lĩnh vực này. Một tầm nhìn mới không
chỉ trong lĩnh vực năng lượng…
Một nguồn năng lượng mới, đó là hydro (hydrogen, H2). Hydro là một loại khí có nhiệt
cháy cao nhất trong tất cả các loại nhiên liệu trong thiên nhiên, đã được sử dụng làm
nhiên liệu phóng các tàu vũ trụ. Đặc điểm quan trọng của hydro là trong phân tử không
chứa bất cứ nguyên tố hóa học nào khác, như cacbon (C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên
sản phẩm cháy của chúng chỉ là nước (H2O), được gọi là nhiên liệu sạch lý tưởng.
Hydro – nguồn năng lượng vô tận và thân thiện với môi trường
Hydro là nguồn nhiên liệu an toàn, không thể gây bất cứ sự cố môi trường nào cho con
người, không như nguồn năng lượng hạt nhân từng gây nhiều vụ rò rỉ phóng xạ như đã
xảy ra trong nhiều năm gần đây.
Như vụ rò rỉ phóng xạ ngày 28-3-1979 ở Nhà máy The Three-Mile Island (bang
Pennsylvania, Mỹ); vụ tai nạn nổ lò phản ứng hạt nhân ngày 26-4-1976 ở Nhà máy
Pin nhiên liệu hydro
Chernobyl (Ukraine, Liên Xô trước đây); sự cố ngày 30-9-1999 làm 119 người bị nhiễm
phóng xạ tại Nhà máy tái chế nhiên liệu phóng xạ Tokaimura (tỉnh Ibakari, Nhật); vụ vỡ đường ống nước và hơi nóng
ngày 9-8-2004 tại Nhà máy điện hạt nhân Mihama (tỉnh Fukui, Nhật) làm năm công nhân thiệt mạng.
Cũng tại nhà máy này năm 2006 lại xảy ra một vụ cháy nữa. Gần đây nhất, sau trận động đất Chuetsu 6,8 độ Richter
ngày 16-7-2007, một vụ rò rỉ được đánh giá là rất nghiêm trọng đã xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân lớn nhất thế giới
Kashiwazaki Kariwa (tỉnh Niigata, Nhật).
Khoảng 400 thùng chất thải hạt nhân bị đổ vỡ, một số lượng chất lỏng chứa phóng xạ chảy ra biển, buộc nhà máy phải
đóng cửa ngưng hoạt động ít nhất một năm để Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) kiểm tra. Ngoài ra, nhiều
vấn đề nghiêm trọng khác về chất thải hạt nhân, vấn đề thất thoát nguyên liệu hạt nhân vào tay các phần tử khủng bố,
vấn đề mâu thuẫn giữa độc quyền công nghệ hạt nhân trong tay một số nước và chủ trương phá vỡ thế độc quyền đó.
Hydro – nguồn năng lượng vô tận
Hydro được sản xuất từ nước và năng lượng mặt trời, vì vậy hydro thu được còn gọi hydro nhờ năng lượng mặt trời
(solar hydrogen). Nước và ánh nắng mặt trời có vô tận và khắp nơi trên hành tinh. Năng lượng mặt trời được thiên nhiên
ban cho hào phóng và vĩnh hằng, khoảng 3×1024 J/ngày, tức khoảng 104 lần năng lượng toàn thế giới tiêu thụ hằng

năm. Vì vậy, hydro nhờ năng lượng mặt trời là nguồn nhiên liệu vô tận, sử dụng từ thế kỷ này qua thế kỷ khác bảo đảm
an toàn năng lượng cho loài người mà không sợ cạn kiệt, không thể có khủng hoảng năng lượng và bảo đảm độc lập về
năng lượng cho mỗi quốc gia, không một quốc gia nào độc quyền sở hữu hoặc tranh giành nguồn năng lượng hydro như
từng xảy ra với năng lượng hóa thạch.
Để thu được hydro nhờ năng lượng mặt trời có hai phương pháp sản xuất sau đây: phương pháp điện phân nước (water
electrolysis) nhờ năng lượng điện mặt trời thông qua các pin mặt trời (solar cell) và phương pháp quang điện hóa phân rã
nước (photoelectrochemical water splitting) nhờ năng lượng bức xạ của ánh nắng mặt trời với sự có mặt chất xúc tác
quang. Cả hai phương pháp, phản ứng đều xảy ra như sau:
H2O -> H2 + 1/2O2
Từ năm 1960, Công ty General Electric đã sản xuất hệ thống cung cấp điện bằng pin nhiên liệu hydro cho tàu Apollo của
NASA, sau đó sử dụng cho tàu Apollo-Soyuz, Skylab và các tàu con thoi (Space Shuttle). Ngày nay, điện năng trong các
tàu con thoi và trạm nghiên cứu không gian của NASA đều được các pin nhiên liệu cung cấp, vì trên tàu không gian,
hydro và oxy được mang theo sẵn. Song điều lý thú là bản thân pin nhiên liệu không chỉ cung cấp điện mà còn cung cấp
nước uống siêu sạch cho các phi hành gia, vì nước là chất thải của pin nhiên liệu hydro.


Hydro thay xăng dầu cho các phương tiện giao thông, vận tải
Hiện đã có nhiều mẫu xe chạy bằng hydro (hydrogen car) và xe kết hợp giữa
động cơ đốt trong bằng hydro và động cơ điện có tên gọi xe ghép lai (hybrid
car) được gọi chung là dòng xe hoàn toàn không có khói xả (Zero Emission
Vehicle – ZEV) của các hãng ôtô nổi tiếng như Honda, Ford, Mercedes Benz…
trưng bày giới thiệu trong các cuộc triển lãm quốc tế về ôtô.
Nhật tuyên bố ngay trong năm 2008 các thế hệ xe không có khói xả ZEV sẽ ra
đời với tên Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid, Honda
Bloc pin nhiên liệu hydro lắp
Insigh. Cho đến tháng 4-2007, ở Mỹ đã có 200 chiếc ôtô và xe buýt chạy bằng
trên ôtô
hydro hoạt động. Gần đây, một cuộc hành trình thử nghiệm xuyên châu Úc
trong một ngày đường khoảng 4.000km bằng ôtô dùng nhiên liệu hydro cho thấy ôtô có thể chạy an toàn đến mọi nơi mà
không cần xăng và hoàn toàn không xả khí độc hại gây ô nhiễm môi trường.

Hydro thay xăng dầu sản xuất điện năng
Hydro được sử dụng để sản xuất điện thay nhiên liệu hóa thạch, thực hiện trong các pin nhiên liệu (fuel cell). Pin nhiên
liệu hoạt động theo nguyên lý ngược với quá trình sản xuất hydro, nghĩa là nếu với nguyên liệu là nước, khi được cung
cấp một năng lượng cần thiết sẽ xảy ra quá trình tạo ra hydro và oxy, thì ngược lại, nếu cho hydro và oxy kết hợp lại
trong điều kiện nhất định sẽ thu được nước và một năng lượng tương ứng, đó là điện năng.
Pin nhiên liệu là một hệ mở, khi hydro và oxy được cấp vào liên tục thì nước và điện sẽ sinh ra liên tục với cường độ
không đổi, kéo dài bao lâu cũng được tùy theo sự cung cấp hydro và oxy vào hệ. Nhờ đó, pin nhiên liệu đóng vai trò như
một máy sản xuất điện thực thụ với nguyên liệu đầu vào là hydro và oxy không khí, chất thải ra chỉ là nước.
Sẽ không cần máy phát điện, không cần những tuôcbin đồ sộ, không có cả những cơ cấu chuyển động, không có tiếng
ồn, không khói xả. Điện từ các pin nhiên liệu hydro có thể sản xuất mọi nơi, mọi công suất từ vài watt cho đến hàng trăm
kilowatt hoặc hàng trăm megawatt cho mọi nhu cầu, từ các vùng sâu, vùng xa, hoặc trạm điện, các cao ốc cho đến các
thành phố, mà không cần đến những nhà máy điện đồ sộ cùng nguồn điện lưới từ trung tâm cung cấp phân phối điện
quốc gia. Người tiêu thụ có thể tự sản xuất điện. Sản xuất điện bằng pin nhiên liệu hydro sẽ phá thế độc quyền trong sản
xuất và phân phối điện.
Nền kinh tế hydro sẽ thay thế nền kinh tế hóa thạch: cuộc cách mạng về năng lượng đang được hiện thực hóa
Hydro và pin nhiên liệu là chìa khóa giải quyết vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển và sự biến đổi khí hậu toàn cầu – mối lo của
toàn thế giới hiện nay khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Một nền kinh tế hydro sẽ xuất hiện như đã xuất hiện nền kinh tế dầu – khí, sẽ buộc phải thay đổi tận gốc những hạ tầng
cơ sở của nền kinh tế hóa thạch cùng các hoạt động của con người. Phương thức sản xuất nguồn năng lượng mới
không còn là tìm kiếm, thăm dò, khai thác; phương thức tồn chứa, vận chuyển, cung ứng hydro cho các nhu cầu tiêu thụ
sẽ buộc phải cấu trúc, xây dựng hạ tầng cơ sở mới. Động cơ sẽ được chế tạo theo nguyên lý mới phù hợp nguồn năng
lượng hydro, tất nhiên sẽ khác hẳn các động cơ xăng, dầu.


Các tiêu chuẩn kỹ thuật, các qui định an toàn, luật lệ pháp lý khi sử dụng nguồn năng lượng mới sẽ phải xây dựng lại.
Công tác giáo dục, đào tạo, nghiên cứu khoa học phục vụ nền kinh tế hydro sẽ đòi hỏi phải có những nội dung mới, cơ
sở vật chất mới, hoàn toàn khác so với nền kinh tế hóa thạch hiện nay. Những vấn đề về môi trường ô nhiễm do sử dụng
năng lượng hydro gây ra sẽ không còn là đề tài nghiên cứu tiêu hao tiền của và sức lao động của các nhà khoa học,
không còn là đầu đề của các hội nghị quốc tế triền miên về biến đổi khí hậu toàn cầu như khi sử dụng năng lượng hóa
thạch.

Tất cả những sự thay đổi đó cho thấy đây thật sự là một cuộc cách mạng sâu sắc trong tiến trình phát triển của xã hội
loài người, và đã được đánh giá có ý nghĩa to lớn như cuộc cách mạng công nghiệp trước đây, khi phát minh đầu máy
hơi nước với việc sử dụng nhiên liệu than đá.
Ngày nay, nền kinh tế hydro đang trở thành một xu thế không thể đảo ngược trên thế giới. Ở Mỹ, năm 2003 Tổng thống
G. Bush đã công bố một chương trình được gọi là “Sáng kiến nhiên liệu hydro” (Hydrogen Fuel Initiative) với quyết định
dành 1,2 tỉ USD cho nghiên cứu và phát triển nhằm mục tiêu đến năm 2020 ôtô chạy bằng pin nhiên liệu hydro phải triển
khai thương mại hóa thành công vào thực tế. Nền kinh tế hydro nhờ năng lượng mặt trời không còn là ý tưởng mơ hồ
hoặc chỉ là viễn tưởng khoa học, khả năng hiện thực hóa nền kinh tế hydro chỉ khoảng 25-35 năm nữa thôi! Như Tổng
thống Mỹ G. Bush hi vọng “chiếc ôtô đầu tiên trong đời của những trẻ mới sinh hôm nay ngồi cầm lái sẽ là xe hydro dòng
ZEV”.

Dầu – khí không phải là vô tận
Ngày nay, ít ai nghĩ đến một lúc nào đó “chết gí một chỗ” vì không còn xăng dầu!
Thế nhưng, theo các số liệu đánh giá gần đây nhất, tổng dự trữ nguồn năng lượng hóa
thạch bao gồm dầu mỏ, khí thiên nhiên, than đá trên toàn thế giới hiện nay nếu qui đổi
ra than khoảng 1.279 GTCE (GTCE – Giga Tonnes Coal Equivalent, tương đương 1
tỉ tấn than), trong đó dầu mỏ khoảng 329 GTCE, khí thiên nhiên khoảng 198 GTCE,
than đá khoảng 697 GTCE. Như vậy, nếu với mức khai thác và sử dụng hằng năm
như hiện nay: dầu mỏ 5,5 GTCE/năm, khí thiên nhiên 3,0 GTCE/năm, than đá 4,1
GTCE/năm thì lượng tài nguyên hóa thạch còn lại chỉ đủ dùng cho 42 năm đối với
dầu mỏ, 65 năm đối với khí thiên nhiên và 170 năm đối với than đá; đó là chưa kể
nhu cầu năng lượng bao giờ năm sau cũng tăng hơn năm trước nên thời gian còn lại sẽ
còn ngắn hơn dự báo.
Dầu – khí không phải là vô hại
Đặc điểm các tài nguyên hóa thạch là trong thành phần hóa học đều có chứa các
nguyên tố cacbon (C), hydro (H), oxy (O), nitơ (N), lưu huỳnh (S), đặc biệt trong than
còn có kèm theo chất phóng xạ urani (U) và thori (Th). Khi đốt than đá đã thải ra bầu
khí quyển một lượng chất phóng xạ đáng kể. Chỉ tính trong năm 2000, trên toàn thế
giới đã thải ra khoảng 12.000 tấn thori và 5.000 tấn urani.
Việc sử dụng những tài nguyên hóa thạch dưới dạng nhiên liệu đã để lại cho con

người và hành tinh chúng ta đang sống những hậu quả vô cùng to lớn.
Theo Tuổi trẻ