Tôi cố gắng thử hiểu có cái gì “mới” trong câu chuyện đang bàn về “phát minh máy phát địện chạy bằng nước”.
- Một nhân vật trong tác phẩm “L’Ile Mystérieuze” (Hòn Đảo Bí Hiểm) của Jules Verne ra đời vào khoảng 1875), khi bàn về vật lý và hóa học… đã kêu lên rằng… “ah, ngày nào đó chúng ta sẽ biến nước thành nguồn nhiên liệu…” (tôi nhớ đại ý thế, không đúng câu chữ đâu). Có lẽ từ đó, niềm mơ ước của nhà văn, cũng là lời tiên đoán về một thành tựu khoa học đã trở thành ước mơ và đề tài nghiên cứu cho bao nhiêu thế hệ các nhà khoa học, kỹ thuật công nghệ trên thế giới.
Và một phần ước mơ đó đã, từ lâu, trở thành hiện thực, qua việc tách khí hydrogen (H2) từ nước (H2O), và dùng pin nhiên liệu hydrogen (H2 fuel cell) để tạo ra năng lượng ví dụ như điện năng. H2 có thể sản xuất từ nhiều chất ban đầu khác nhau, nhưng sản xuất từ nước có lẽ là quá trình hấp dẫn nhất vì tính phổ biến của của nó (tôi vừa gõ chữ “water splitting” trên Google, và được cho biết là tìm ra 284.000.000 kết quả!). Vì vấn đề chính là giá thành của việc tách H2 từ nước, nên mọi cố gắng luôn tập trung vào việc tìm những quá trình mới có giá thành thấp hơn.
- Vào những năm 2000’s, chính quyền Bush ở Mỹ đã cho đầu tư nhiều vào nghiên cứu về năng lượng H2 qua chương trình ‘Grand Challenge in Hydrogen Storage’ của Quỹ Khoa học quốc gia NSF và nhiều cơ quan tài trợ khác. Chương trình Hydrogencùng với chương trình Ethanol, là hai chính sách về năng lượng mới của chính quyền Bush. Khi chính quyền Obama lên, các chương trình này không được tiếp tục đầu tư, và thay bằng các chương trình nghiên nghiên cứu về năng lương mặt trời.. Một số thầy dùi và ký giả đã không ngần ngại đưa ra khái niệm (hoành tráng, đầy hứa hẹn…) ’Hydrogen Economy’ trong thế kỷ 21, tức là một nền kinh tế không dựa vào dầu mỏ (fossil oil), mà dựa vào năng lượng hydrogen.
- Như vậy có nghĩa là những vấn đề nguyên lý và qúa trình cơ bản của năng lượng hydrogen đã được thiết lập, và việc sản xuất H2 từ nước, các hợp chất của ammoniac (ammonia-based complexes), (hydrocarbons… đã bước vào giai đoạn sản xuất kỹ nghệ lớn ở nhiều nước. Cụ thể là từ lâu NASA đã đốt H2 để phóng các phi thuyền , và quá trình tách H2 từ nước bằng năng lượng mặt trời cũng đã được áp dụng).
- Nhưng việc phát triển năng lượng hydrogen đang gặp một số vấn đế lớn:
i) hiện nay các pin nhiên liệu có hiệu quả cao vẫn còn sử dụng điện cực làm bằng platin (Pt), một kim loại quý, nên giá thành rất cao.
ii) nền kinh tế hydrogen chỉ thật sự hình thành khi đưa được năng lượng H2 vào xe hơi và các phương tiện giao thông khác. Hiện nay các xe buýt chạy bằng hydrogen (hydrogen bus) đang chạy ở nhiếu thành phố Âu, Mỹ, Nhật,… nhưng vẫn còn xử dụng H2 ở thể khí được nén ở áp suất cao (pressurized H2). Việc nén H2 ở thể khí cần các bình chứa có thể tích lớn, cồng kềnh, và nguy hiểm…
Việc lưu trữ H2 bằng các phương pháp hấp phụ vật lý (physisorptions), hay hóa học (như metal-organic frameworks, MOF…) khác cũng chưa đạt hiệu quả cao.
iii) Từ đó, hiện nay việc đưa H2 vào xe hơi (hay các phương tiện giao thông nói chung) được tập trung vào khái niệm “lưu giữ hydrogen bằng phương pháp hóa học” (chemical hydrogen storage, CHS), nói nôm na là giữ H2 trong một hợp chất hóa học, thường là ở dạng rắn, có thể tích và khối lượng phân tử thấp, và tạo ra H2 bằng một phản ứng hóa học của chất đó ngay tại pin nhiên liệu đã được đặt trong xe.
Như vậy, theo tôi hiểu, thí nghiệm của anh Nguyễn Chánh Khê chỉ có ý nghĩa nếu nó nằm trong phạm trù này (CHS xử dụng cho xe, máy bay….). Nếu không, như đã nói ở trên, việc tạo ra H2 kể cả từ nước, cho H2 vào pin nhiên liệu để tạo ra điện, là việc bình thường, và khi không biết điện đó được xử dụng cho việc gì, hay chỉ dùng để đốt bóng đèn trong nhà… thì việc làm này không có ý nghĩa và giá trị kinh tế gì cả, vì chắc chắn giá thành sẽ rất cao.
H2 chỉ có giá trị lớn khi cạnh tranh được với giá xăng dầu đang dùng cho các phương tiện chuyên chở. Thành ra ở đây, cần phải so sánh với giá xăng dầu (đang gia tăng nhanh ở khắp mọi nơi; uy tín ông Obama mấy hôm nay xuống < 50% chỉ vì cho phép tăng giá xăng!…), chứ không thể so sánh vói giá nhiệt điện hay nguyên tử….
- Trong lãnh vực CHS hiện nay, NaBH4, hay các hydride kim loại khác, là các chất thương mại (có thể mua được ở chợ), có hàm lượng H2 không cao.
Hầu hết các nghiên cứu hiện nay tập trung vào chất BH3NH3 (ammonia borane, đạt gần 20 w%H2), và một số hỗn hợp hydride kim loại khác. Các phản ứng tạo H2 từ các chất này đều cần một chất xúc tác (catalyst). Và người ta đang chạy đua trong việc tìm chất xúc tác có trọng lương nhẹ (để bỏ trong thùng nhiên liệu trên xe), giá thành rẻ,.. etc…
Một trong những ưu tư và điều kiện khi chọn một chất xúc tác là việc tái tạo sau khi dùng cũng phải dễ dàng, nhanh chóng và kinh tế (chất xúc tác không thể xử dụng lại ngay vì bị trộn vói các sản phẩm của phản ứng, vì vầy cần phải được tái tạo).
Câu hỏi đặt ra là nhóm anh Nguyễn Chánh Khê đã/đang dùng chất gì để tạo ra H2. Theo lời tường thuật thì không phải là nước, mà là một hơp chất gì khác. Anh ấy có quyền không cho biết đây là hợp chất gì, nhưng nếu không biết thì không thể đánh giá được tỷ lệ w%H2, và từ đó xem giá trị.
- Các tác giả thừa nhận rằng họ không dùng chất xúc tác (catalyst) mà dùng một chất nano nào đó, trộn với chất ban đầu. Tôi tự hỏi phải chăng các tác giả đang dùng một loại quá trình ’spillover’ để tạo H2 (dùng một chất rắn, rồi trải một lớp nano-cluster hay một màng mỏng lên trên, H sẽ tác động với màng, đuợc tách ra, chuyển đi và ở cuối quá trình H2 đuợc tạo ra …). Chỉ là một giả thuyết, nhưng kỹ thuật spillover cũng chưa hoàn chỉnh và kinh tế…
- Tóm lại, xét cho cùng, cái ” máy phát điện” của nhóm anh Nguyễn Chánh Khê có thể mới ở hai điểm: a) anh dùng pin nhiên liệu gì để tách H2 tạo ra điện (có thể kiểm nghiệm nhanh), và b) chất ban đầu để tạo ra H2 (là chất hóa học nào? Trộn chất đó với nước để tạo ra H2 không có nghĩa là tách H2 từ nước!.)
Nếu không có những thông tin trên, thì mọi chuyện tranh luận chỉ là một việc… ‘nói chuyện với đầu gối’.
Khi đã quyết định không cho thông tin, đó hoàn toàn thụộc quyền của các anh, nhưng tôi nghĩ, tốt hơn hết là các anh không nên làm phiền dư luận và đồng nghiệp như thế này.
Nguồn:nguyendanghung blog
(*):GS.TSKH Nguyễn Minh Thọ, Đại học Leuven, Bỉ
Hôm nay
Hôm qua
Tất cả