Năng lượng tái tạo đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu và cung cấp nguồn năng lượng sạch cho tương lai. Trong loạt công nghệ năng lượng tái tạo, hydrogen xanh (green hydrogen) là một tên tuổi nổi bật. Hydrogen xanh không chỉ là một nguồn nhiên liệu xanh, mà còn có tiềm năng trở thành một thành phần quan trọng trong cuộc cách mạng năng lượng xanh.

Một trong những phương pháp hiện đại để sản xuất hydrogen xanh là sử dụng nhiệt lượng từ mặt trời, một nguồn năng lượng tái tạo không gây ra khí nhà kính hoặc khí thải độc hại cho môi trường. Tuy nhiên, hiệu suất của các công nghệ trước đây trong việc sử dụng nhiệt lượng mặt trời để sản xuất hydrogen vẫn còn kém, thường chỉ ở mức khoảng 7%.

Tuy nhiên, có tin vui cho ngành công nghiệp hydrogen xanh. Các kỹ sư từ Học viện Công nghệ Massachusetts - MIT, Hoa Kỳ đã giới thiệu một hệ thống sản xuất hydrogen có thể sử dụng đến 40% năng lượng mặt trời để sản xuất hydrogen xanh với quy mô công nghiệp. Đây là một bước đột phá quan trọng có thể thúc đẩy sự phát triển của hydrogen xanh và nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai.

Trung tâm của hệ thống sản xuất hydrogen xanh từ nhiệt lượng mặt trời (STCH) là quá trình nhiệt hóa. Quá trình này bắt đầu khi nước ở dạng hơi tiếp xúc với kim loại. Tại bước này, kim loại hấp thụ oxy từ hơi nước, để lại hydrogen. Quá trình này tương tự như hiện tượng rỉ sét của sắt khi tiếp xúc với nước, nhưng diễn ra nhanh hơn nhiều. Sau khi hydro được tách ra, kim loại bị oxy hóa và sau đó được tái tạo để sử dụng lại. Quá trình này có thể được lặp lại hàng trăm lần.

Hệ thống STCH mới được thiết kế để tối ưu hóa quá trình này. Toàn bộ hệ thống giống như một đoàn tàu chạy trên đường ray tròn và được đặt xung quanh nguồn nhiệt mặt trời. Mỗi lò phản ứng trong hệ thống này chứa kim loại trải qua quá trình oxy hóa khử một cách đảo ngược.

Một điểm quan trọng trong quá trình làm việc của hệ thống là sử dụng nhiệt độ cực cao từ nhiệt lượng mặt trời để hút oxy ra khỏi kim loại, sau đó kim loại sẽ ở trạng thái "khử" để lấy oxy từ hơi nước. Hệ thống cũng đã giải quyết một số thách thức như làm gì với nhiệt lượng tỏa ra khi lò phản ứng làm mát, và việc tạo ra môi trường chân không hiệu quả để kim loại có thể tái tạo mà không tốn nhiều năng lượng.

Theo các nhà nghiên cứu, hệ thống STCH này có tiềm năng tăng hiệu suất sản xuất hydrogen nhiệt hóa học bằng năng lượng mặt trời lên đến 40%, so với chỉ 7% của các thiết kế trước đây.

Nhóm nghiên cứu hiện đang chuẩn bị xây dựng một nguyên mẫu thực tế của hệ thống và sẽ tiến hành thử nghiệm tại các cơ sở năng lượng mặt trời tập trung tại các phòng thí nghiệm của Bộ Năng lượng Mỹ trong năm tới. Điều này hứa hẹn một tương lai sáng hơn cho hydrogen xanh và nguồn năng lượng tái tạo.

Nguồn: CESTI