Năng Lượng Hy Drô

28 Tháng Mười Một 20175:53 CH(Xem: 647)

Năng lượng hy drô

Hà Dương Cự

blank
Phi thuyền con thoi dùng nhiên liệu hy dro lỏng. (Nguồn: NASA)

Hy drô (hydrogen) là nguyên tố đơn giản nhất. Một nguyên tử của hy drô gồm có một prô tông (proton) và một điện tử (electron). Hy drô cũng là một khí có đầy rẫy trong vũ trụ và có chứa năng lượng.

Mặt trời là một quả cầu chứa đầy khí hy drô và hê li (helium). Khí hy drô kết hợp với nhau và làm thành khí hê li. Quá trình này gọi là sự hợp hạt (fusion) và phát ra năng lượng bức xạ (radiant energy). Tất cả sự sống trên trái đất đều phụ thuộc vào năng lượng bức xạ của mặt trời. Bom nguyên tử hy drô (hydrogen bomb) cũng dùng phương pháp tương tự.

Với cùng một trọng lượng, hy drô chứa nhiều năng lượng nhất so với các nguồn năng lượng khác. Nhưng nếu so về thể tích thì hy drô lại có ít năng lượng nhất. Điều đó gây ra sự khó khăn trong việc chuyên chở hy drô. Tuy nhiên hy drô là loại năng lượng sạch và có đầy rẫy trên trái đất nên được giới khoa học và kỹ nghệ chú ý đến rất nhiều. Trong bài này tôi nói về năng lượng hy drô dùng cho hỏa tiễn, xe hơi và các dụng cụ khác.

Đặc tính của khí hy drô

Chất khí hy drô không tồn tại trên trái đất theo dạng độc lập mà có trong những hợp chất. Nước là hợp chất của ô xy (oxygen) và hy drô. Hy drô cũng có trong khí mê tan, than đá và dầu hỏa và tất cả những chất hữu cơ. Ở trạng thái bình thường hy drô là một chất khí không có mùi vị và màu sắc. Hy drô nhẹ hơn không khí và rất dễ cháy.

Phương pháp sản xuất hy drô

Khí hy drô là nguồn nhiên liệu đắt tiền và phức tạp vì phải tách ra từ những hợp chất có hy drô. Quy trình sản xuất hy drô tốn rất nhiều năng lượng. Hy drô có thể được rút ra từ nhiều nguồn khác nhau, thí dụ như khí thiên nhiên hay than đá, ngay cả nước. Có hai cách chính để sản xuất hy drô.

-Phương pháp thay đổi hơi nước-mê tan (steam-methane reforming) – Khí thiên nhiên có chứa mê tan và có thể dùng để tạo ra hy drô qua quy trình gọi là steam-methane reforming. Trong phương pháp này mê tan phản ứng với một luồng hơi nóng (700 tới 1000 độ C) dưới một áp suất cao và một chất xúc tác sẽ tạo ra hy drô, các bon mô nô xít (monoxide) và một ít các bon đi ô xít (dioxide).

Điện phân (electrolysis) – đây là phương pháp dùng điện để tách nước ra thành hy drô và ô xy. Dụng cụ cho phương pháp này gọi là bình điện phân (electrolyzer). Nếu điện dùng cho việc điện phân lấy từ năng lượng mặt trời hay năng lượng gió thì phương pháp điện phân được coi là một quy trình sạch vì không có chất thải độc hại. Đây là hình minh họa bình điện phân.

blank
Bình điện phân (Nguồn: www.energy.gov)

Pin nhiên liệu (fuel cell) hy drô

Pin nhiên liệu hy drô sinh ra điện bằng cách kết hợp nguyên tử hy drô và ô xy. Pin nhiên liệu có hiệu năng gấp 2, 3 lần máy nổ nội (internal combustion engine) chạy bằng xăng. Hơn nữa, chất thải của pin nhiên liệu hy drô chỉ là nước. Sau đây là hình minh họa pin nhiên liệu hy drô.

blank
Pin nhiên liệu hy drô. (Nguồn: www.eia.gov)

Có nhiều loại pin nhiên liệu hy drô để dùng trong nhiều công việc khác nhau. Loại nhỏ có thể dùng cho máy tính xách tay hay điện thoại di động. Loại nhỡ thì dùng cho xe hơi. Loại lớn có thể dùng trong trường hợp bị cúp điện hay những chỗ không có điện.

Hiện tại ở Hoa Kỳ thì việc nghiên cứu và phát triển pin nhiên liệu hy drô chú trọng nhất là dùng cho xe hơi. Lý do là pin nhiên liệu hy drô có hiệu suất cao và chất thải ra chỉ là nước, không phun khói độc hại ra ngoài không khí.

Theo cơ quan U.S. Energy Information Administration thì ở Hoa Kỳ hiện nay có khoảng 500 xe chạy bằng pin nhiên liệu hy drô, đa số là ở tiểu bang California. Công ty Toyota mới tung ra thị trường một xe chạy bằng pin nhiên liệu hy drô, đó là xe Toyota Mirai. Xe dùng pin nhiên liệu hy drô để quay động cơ điện giống như xe điện dùng pin thường. Khác ở chỗ là phải mất mấy tiếng đồng hồ mới nạp lại điện cho xe điện dùng pin thường, trong khi xe dùng pin nhiên liệu hy drô thì chỉ mất mấy phút để nạp nhiên liệu hy drô giống như bạn đổ xăng cho xe hơi thường.

Tuy nhiên vấn đề là vẫn còn rất ít trạm nạp nhiên liệu hy drô. Đây là một vòng luẩn quẩn, khách hàng không mua xe pin nhiên liệu hy drô nếu không có trạm nạp nhiên liệu hy drô, các công ty không thiết lập trạm nạp nhiên liệu nếu không có khách hàng. Cũng theo cơ quan nói trên, tiểu bang California hiện có 55 trạm nạp nhiên liệu hy drô, trong đó chỉ có 30 trạm cho công chúng. California Energy Commission đang có chương trình giúp đỡ để phát triển nhiều trạm nạp nhiên liệu hy drô. Mục đích là để khuyến khích sự dùng xe pin nhiên liệu hy drô vì xe loại này không làm ô nhiễm môi trường.

Nhiên liệu hy drô lỏng cho hỏa tiễn

Từ thập niên 1940 các nhà khoa học ở Hoa Kỳ đã thấy tiềm năng của hy drô lỏng trong việc phóng hỏa tiễn. Sau nhiều lần thử nghiệm và nhiều tai nạn, cuối cùng NASA đã dùng Hy drô lỏng làm nhiên liệu cho hỏa tiễn thám hiểm không gian. Hy drô là một nhiên liệu có sức đẩy mạnh mà lại nhẹ. Hợp với ô xy lỏng, hy drô lỏng có sức đẩy mạnh nhất so với những nhiên liệu khác có cùng một trọng lượng.

Tuy nhiên hy drô và ô xy là chất khí chỉ có thể làm thành lỏng ở nhiệt độ cực thấp. hy drô lỏng phải giữ ở nhiệt độ âm 253 độ C. Khi hy drô lỏng hấp thu nhiệt nó nở ra rất nhanh và có thể nổ tung. Khi dùng cho hỏa tiễn thì bình chứa hy drô lỏng phải được cách nhiệt một cách chặt chẽ để hơi nóng từ ống phun lửa của hỏa tiễn hay sự cọ sát với không khí không thâm nhập vào được. Khi ra ngoài vũ trụ thì phải làm sao cho sức nóng bức xạ của mặt trời không làm nóng bình hy drô lỏng.

Ưu điểm của năng lượng hy drô

-Năng lượng sạch – năng lượng hy drô là một năng lượng sạch vì không có chất thải độc hại. Thí dụ pin nhiên liệu chỉ cho ra nước và hơi nóng.

-Năng lượng có thể tái tạo – vì hy drô có đầy rẫy trong vũ trụ nên luôn luôn còn.

-Hiệu năng cao và sức mạnh lớn – năng lượng hy drô có hiệu năng rất cao so với những nhiên liệu khác. Vì vậy các hỏa tiễn thời nay đều dùng nhiên liệu hy drô lỏng.

Khuyết điểm của năng lượng hy drô

-Khá đắt – Mặc dù hy drô có ở cùng khắp nhưng không có riêng rẽ mà ở trong các hợp chất. Quá trình rút hy drô ra từ những hợp chất rất là đắt tiền.

-Vẫn phải dùng nhiên liệu hóa thạch – Quá trình tách hy drô từ những hợp chất nhiều khi phải dùng nhiên liệu hóa thạch.

-Không bền và dễ cháy – vì không bền và dễ cháy nên chuyên chở hy drô là một vấn đề khó khăn. Thường thì hy drô được chuyển đi bằng đường ống dẫn hay những tàu chở dầu. Hy drô được chuyên chở dưới dạng lỏng hay dưới một áp suất cao.

Tương lai của năng lượng hy drô

Vì năng lượng hy drô là sạch và tái tạo được, nên mặc dù đắt tiền và chuyên chở khó khăn, nhưng các nhà khoa học và các công ty vẫn ráo riết nghiên cứu để làm sao chế tạo ra hy drô rẻ tiền hơn và dễ dàng sử dụng hơn. Trong tương lai chắc chắn sẽ có nhiều xe dùng năng lượng hy drô hơn.

—————–
Nguồn tài liệu:
https://www.eia.gov
https://energy.gov
https://www.nasa.gov
Theo Nguoi-viet.com

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Với tên lửa mặt trăng N1, Liên Xô đã thử nhưng thất bại. Chào mừng bạn đến với Apollo Week, nhân kỷ niệm 50 năm ngày diễn ra sứ mệnh Apollo 11, chúng ta sẽ nói về ý nghĩa của sự kiện này thời điểm hiện tại cũng như vai trò đóng góp đối với tương lai lĩnh vực thám hiểm không gian. Ngày 3/7/1969, chỉ 17 ngày trước khi Neil Armstrong và Buzz Aldrin đặt chân lên Mặt trăng, Liên Xô đã lần thứ hai bắn thử tên lửa mặt trăng của mình, có tên gọi N1. Không có thông báo chính thức nào về nhiệm vụ bí mật này nhưng trong những lần đi qua khu vực thử nghiệm của Liên Xô ở Tyuratam (Kazakhstan), các vệ tinh gián điệp Hoa Kỳ đã thoáng thấy 1 trong 2 bệ phóng của tên lửa mặt trăng bị tàn phá hoàn toàn.
Khoảng đầu tháng 06/2019, một số nguồn tin cho biết, bắt đầu từ năm 2020, NASA sẽ biến Trạm không gian quốc tế thành một địa diểm du lịch không gian và các hoạt động kinh doanh khác. Thực tế, NASA không hoàn toàn nắm quyền sở hữu ISS, và cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ hiện cũng không đủ khả năng để tự mình đưa phi hành gia lên quỹ đạo, nhưng điều đó cũng chẳng thể cản họ mở cửa trạm không gian để kinh doanh. Trong một thông báo, Giám đốc tài chính của NASA là Jeff DeWit cho biết các công ty kinh doanh và các phi hành gia tư nhân sẽ có thể tiếp cận ISS - một điều họ chưa từng làm trước đó.
một nhược điểm của việc em bé lớn lên trong môi trường nhân tạo là, kích thước cơ thể, nhất là não bộ có thể thay đổi vì không bị hạn chế bởi kích thước của xương chậu người mẹ. Không biết là loài người sẽ tiến hóa ra sao? Câu hỏi kế tiếp là, nếu không có việc “mang nặng đẻ đau,” mà chỉ theo dõi em bé phát triển trong “bịch nước ối” thì liệu tình mẫu tử có thay đổi hay không?
Đứng ở cuối đường băng của một trong những sân bay lớn nơi chiếc Airbus A380 có thể hoạt động, bạn sẽ nghe thấy có người nói, "Làm sao mà một thứ to lớn như thế bay lên không trung được?!" Đó chính là một vấn đề khác của chiếc máy bay khổng lồ này - và chúng ta sẽ tìm hiểu dưới đây xem làm thế nào để nó
Chiếc máy ảnh đầu tiên đã được định hình từ thế kỷ 11, và các loại máy ảnh của bây giờ được coi là một sự phát triển từ những “camera obscura” tiếng Latin obscura có nghĩa là “buồng tối”. Những “buồng tối” này là một thiết bị có niên đại từ thời cổ xưa của người Trung Hoa và Hy Lạp cổ, dùng một cái ông hay một cái lỗ kim để chiếu lại cảnh vật bên ngoại lộn ngược xuống trên một bề mặt.
Một khi hoàn thành, Starlink sẽ bao gồm khoảng 12.000 vệ tinh, gấp 6 lần số vệ tinh đang hoạt động hiện nay trên quỹ đạo. Mục tiêu là hoàn thành dự án năm 2027, bao phủ Trái Đất bằng một mạng lưới internet tốc độ cao, ít chập chờn và giá cả phải chăng. Ngay cả khi chỉ triển khai được một phần, Starlink cũng sẽ giúp ích rất nhiều cho ngành tài chính và mang internet băng thông rộng tới các vùng xa xôi và nông thôn. Chi phí cho dự án này có thể lên tới 10 tỷ USD hoặc hơn, theo tính toán của chủ tịch và COO SpaceX, Gwynne Shotwell. Nhưng ông Musk nói rằng dự án này có thể man
Chỉ một mũi tiêm đã có thể khiến tất cả các tế bào ung thư trên cơ thể biến mất – đó không chỉ là ước mơ của những bệnh nhân ung thư và thân nhân họ mà cũng là của cả nhân loại. Giáo sư Ronald Levy - cha đẻ của vaccine chống ung thư. Mới đây, các nhà khoa học ở Đại học Stanford Mỹ đã nghiên cứu, sản xuất thành công “vaccine ung thư”, khiến nhân loại đứng trước tương lai tươi sáng triệt để chiến thắng căn bệnh nan y này. Các nhà nghiên cứu đã giành được thành quả tuyệt vời gây bất ngờ khi thử nghiệm đối với chuột: sau khi tiêm vaccine, các tế bào ung thư trong cơ thể nó hoàn toàn biến mất, không những thế loại vaccine này còn có tác dụng đối với nhiều loại ung thư khác nhau. Các tài liệu liên quan đến công trình nghiên cứu này đã được đăng trên tạp chí “Science Translational Medicine”.
Vy Trần, cô gái gốc Việt chế áo hoodie chống đạn ‘đầu tiên trên thế giới,’ chia sẻ với VOA rằng nếu như cô sinh trưởng trong một gia đình khá giả, chắc chắn rằng cô không có đủ bản lĩnh để sáng tạo và khởi nghiệp. Vy Trần, 25 tuổi, nhà sáng lập công ty công nghệ khởi nghiệp Wonder Hoodie ở thành phố San Francisco thuộc tiểu bang California, chuyên sản xuất áo mũ trùm hoodie có tính năng chống đạn được xem là đầu tiên trên thế giới, cho VOA biết cô sinh ra ở Sài Gòn và gia đình sang định cư ở Hoa Kỳ do ông ngoại cô bảo lãnh khi cô còn bé.
Có nên mua điện thoại di động 5G? Hà Dương Cự/Người Việt March 29, 2019 Hình minh họa 5G. (Hình: pcma.org) Hiện tại đang có nhiều quảng cáo về kỹ thuật truyền thông không dây 5G. Các công ty điện thoại hứa hẹn đủ thứ như nhanh hơn, tốt hơn và có nhiều áp dụng hơn. Thế thì 5G là gì, có gì mới hơn 4G, và có đáng mua một cái điện thoại di động 5G hay không? Lịch sử truyền thông không dây 5G là chữ viết tắt của “5 Generation” tức là thế hệ thứ 5 của công nghệ truyền thông không dây. Như vậy công nghệ truyền thông không dây đã trải qua năm đời. 1G là thế hệ thứ nhất của công nghệ truyền thông không dây, được bắt đầu vào năm 1979. Kỹ thuật của 1G là kỹ thuật tương tự (analog). Công ty điện thoại Nhật Bản NTT thiết lập mạng lưới điện thoại di động đầu tiên vào năm 1979. Điện thoại di động 1G chỉ dùng để gọi điện thoại thôi, không có một chức năng nào khác. Thế hệ thứ hai 2G dùng kỹ thuật số (digital) và xuất hiện khoảng cuối thập niên 1980. Ngoài việc nói chuyện điện
Nhân loại đã và đang chứng kiến những thành tựu to lớn của sinh học nói chung và di truyền học nói riêng. Có lẽ, bất kỳ ai quan tâm đến sinh học hay từng được học thời phổ thông đều nhớ đến Gregor Johann Mendel, ông tổ của ngành di truyền học. Quy luật di truyền của ông đã và đang là nền tảng cho công nghệ sinh học ngày nay.
Bảo Trợ