Một nhóm kỹ sư tại Đại học Quốc gia Kuban (KubGU) của Nga vừa trình làng một thiết bị nhỏ gọn nhưng đầy tham vọng: Lò phản ứng có khả năng tạo ra hydro (H2) với độ tinh khiết cực cao từ khí metan (CH4), truyền thông Nga đưa tin ngày 25/5.
Và đó chính xác là lý do tại sao thiết bị nhỏ gọn của các kỹ sư Nga lại quan trọng đến vậy. Không phải vì nó to lớn, mà vì nó giải quyết được bài toán then chốt - tạo ra hydro đủ tinh khiết, đủ linh hoạt để triển khai ở khắp nơi.
Chi tiết thiết bị tạo H2 tinh khiết của các kỹ sư KubSU. Nguồn ảnh: Viện Sở hữu Công nghiệp Liên bang Nga (FIPS)
Thiết bị mới này hoạt động theo phương pháp reforming hơi nước - tức là dùng hơi nước ở nhiệt độ cao để "bẻ gãy" phân tử metan và tách ra khí hydro - kết hợp với hệ thống màng lọc tích hợp ngay bên trong lò phản ứng.
Nghe có vẻ đơn giản, nhưng thách thức thực sự nằm ở chỗ khí hydro thoát ra từ phản ứng hóa học thường lẫn rất nhiều tạp chất như CO₂, CO, hơi nước, và các khí khác.
Để lọc sạch chúng, trước đây người ta phải dùng nhiều giai đoạn xử lý riêng biệt, tốn kém và cồng kềnh.
Kỹ sư Nga đã giải được bài toán khó
Điểm mấu chốt của thiết bị là sự kết hợp trực tiếp giữa buồng phản ứng reforming hơi nước và khối màng lọc làm từ palladium - một kim loại quý có tính thấm hydro đặc biệt. Nhờ đó, hydro độ tinh khiết cao được tách ra ngay lập tức khỏi hỗn hợp phản ứng, mà không cần thêm bước xử lý nào bên ngoài.
Tại sao lại là palladium? Đây là kim loại có một đặc tính hiếm có trong tự nhiên - nó cho phép nguyên tử hydro "thấm qua" màng như nước qua vải lọc, trong khi tất cả các phân tử khác đều bị chặn lại.
Kết quả là luồng hydro thoát ra phía bên kia màng gần như hoàn toàn tinh khiết - nguyên liệu lý tưởng cho pin nhiên liệu, vi điện tử, hay các quy trình hóa học đòi hỏi độ tinh khiết cực cao.
Cấu tạo bên trong: Kỹ thuật đến từng chi tiết
Thiết bị được chế tạo từ thép không gỉ, bên trong tích hợp bộ gia nhiệt điện, lớp xúc tác niken trên chất mang nhôm oxit, và hệ thống sinh hơi nước.
Khối màng lọc được cố định trong giá đỡ thép, làm kín bằng vòng đồng và gia cố bằng khung có tỉ lệ diện tích hở lớn giúp giảm sức cản dòng khí và phân bố khí đều hơn trên toàn bề mặt màng.
Nói cách khác, mọi thứ đều được tính toán để dòng khí lưu thông trơn tru nhất có thể, vì chỉ cần một điểm tắc nghẽn hay phân bố không đều, hiệu suất lọc sẽ giảm đáng kể.
Hydro - "Chìa khóa vàng" của nhân loại
Hydro, đặc biệt là hydro xanh (loại H2 được sản xuất bằng nnăg lượng tái tạo) đang được coi là một trong những "chìa khóa vàng" để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng và khí hậu toàn cầu. Không giống các nhiên liệu hóa thạch, khi đốt cháy hydro chỉ tạo ra nước - không CO₂, không bụi mịn, không khí thải độc hại.
Ảnh minh họa về hydro.
Về ứng dụng, hydro có tính ứng dụng lớn. Và nhu cầu về hydro (đặc biệt là hydro xanh) tăng trưởng bùng nổ trên quy mô toàn cầu chỉ trong khoảng 6 năm tới.
Theo báo cáo cuối năm 2025 của Marketsandmarkets, thị trường hydro xanh toàn cầu dự kiến sẽ tăng trưởng từ 2,79 tỷ USD năm 2025 lên 74,81 tỷ USD vào năm 2032, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 60,0% từ năm 2025 đến năm 2032.
Không chỉ đáp ứng các nhu cầu trong loạt lĩnh vực như pin nhiên liệu, công nghiệp hóa chất, vi điện tử & bán dẫn, hàng không và y tế, hydro xanh được thúc đẩy bởi những nỗ lực toàn cầu nhằm giảm lượng khí thải carbon và những tiến bộ trong điện phân và năng lượng tái tạo.
Trang Ly
