Khi khí cầu Hindenburg tiếp cận bến tàu của nó ở Lakehurst, N.J., vào ngày 6 tháng 5 năm 1937, vỉ chứa các khoang hành khách trên cao chứa đầy hydro. Nguyên tố này, đơn giản nhất - và phong phú nhất - trong vũ trụ, có một proton với một electron duy nhất quay xung quanh nó. Hydro cũng có trọng lượng nhỏ nhất trong số các nguyên tố. Nó có thể đóng gói khá mạnh, tạo ra một lượng lớn năng lượng khi oxy và một nguồn đánh lửa được đưa vào. Khi Hindenburg bùng nổ, thế giới đã chứng kiến sức mạnh của hydro.
Khi tàu Hindenburg cập cảng vào tối tháng 5, lớp vỏ bên ngoài của vết phồng rộp tiếp xúc với tia lửa tĩnh. Trong vài giây, ngọn lửa xé toang chiếc airship, biến nó thành một quả cầu lửa và kim loại xoắn. Ba mươi sáu người đã mất mạng trong thảm họa [nguồn:Lưu trữ Quốc gia]. Và nhanh như Hindenburg cháy, cũng vậy, dư luận về hydro cũng vậy. Trong nhiều thập kỷ sau thảm họa, hydro được xem với sự hoài nghi và thậm chí là báo động. Một "yếu tố sợ hãi hydro" được phát triển liên quan đến nguyên tố [nguồn:Edwards].
Ngày nay, khi những lo ngại ngày càng tăng về nguồn cung dầu toàn cầu có thể đang cạn kiệt - và gia tăng lượng khí thải ô nhiễm từ dầu đó - các nhà nghiên cứu năng lượng đang xem xét lại hydro như một nguồn nhiên liệu. Nó chắc chắn có rất nhiều hứa hẹn:Hydro tạo ra ít hoặc không có khí nhà kính (GHG). Sản phẩm phụ chính của nó là hơi nước và nhiệt. Hydro có sản lượng năng lượng cao nhất tính theo trọng lượng của bất kỳ loại nhiên liệu nào [nguồn:CECA]. Và nó rất phong phú; hydro có thể được sản xuất bởi một số nguồn, từ khí tự nhiên đến nước.
Nhưng câu hỏi vẫn còn đó:Nhiên liệu hydro có phải là nguồn năng lượng an toàn cho ô tô của chúng ta không? Làm thế nào hydro thậm chí có thể được sử dụng làm nhiên liệu? Có một đoạn ngắn ở trang tiếp theo.
Hydro thực sự không phải là một nguồn năng lượng - nó là một chất mang năng lượng [nguồn:CECA]. Hydro mang năng lượng được tạo ra khi nó được sản xuất. Nó tương tự như điện:Chúng ta không thể đốt điện (là chất mang năng lượng), nhưng điện có thể được sản xuất bằng cách đốt cháy các nguồn năng lượng như khí đốt tự nhiên hoặc dầu mỏ. Sau đó, điện vận chuyển năng lượng này đến những nơi khác, chẳng hạn như ổ cắm trong nhà của bạn.
Điều này có nghĩa là chất mang năng lượng phải được cung cấp năng lượng để mang theo, nói một cách thô thiển. Vì vậy chúng ta phải tạo ra năng lượng để tạo ra hydro. Điều này dễ dàng hơn rất nhiều so với phương pháp thông thường để lấy nguồn nhiên liệu chính của chúng ta, dầu. Để có được dầu mỏ đòi hỏi phải khai thác trữ lượng, bơm lên khỏi mặt đất, lọc dầu và gửi đến trạm xăng. Bằng cách sử dụng hydro làm nguồn nhiên liệu, về cơ bản chúng ta có thể sản xuất nhiên liệu của riêng mình và loại bỏ tất cả các bước này - và có thể là xung đột địa chính trị mà dầu gây ra.
Hydro được tạo ra thông qua một quá trình được gọi là cải cách . Chắc chắn, chúng ta có thể tạo ra hydro như một phương tiện truyền năng lượng bằng cách đốt cháy khí tự nhiên hoặc một số nguồn nhiên liệu dựa trên carbon khác. Trên thực tế, quá trình cải tạo metan (tách hydro từ hydrocacbon bằng cách đốt cháy khí tự nhiên) hiện là phương pháp khả thi nhất để sản xuất nhiên liệu hydro. Nhưng thông qua phương pháp này, chúng ta đang quay trở lại bình phương một, chừng nào phát thải khí nhà kính (GHG). Trong khi quá trình truyền năng lượng từ hydro sẽ là một quá trình sạch, quá trình tạo ra hydro sẽ vẫn đốt nhiên liệu hóa thạch và phát thải khí nhà kính.
Cũng giống như có những cách sản xuất điện sạch hơn (như thủy điện), hydro cũng có thể được tạo sạch thông qua năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời - thậm chí thông qua vi khuẩn ăn tảo và tạo ra hydro như một chất thải [nguồn:NREL]. Các nhà nghiên cứu đang đánh giá những phương pháp này là những cách đáng tin cậy để sản xuất hydro mà không cần đốt nhiên liệu hóa thạch. Và những người khác đang tìm ra cách tốt nhất để sử dụng hydro được sản xuất này để cung cấp năng lượng cho ô tô của bạn.
Các kỹ sư ô tô đã phát minh ra hydro tế bào nhiên liệu . Các tế bào nhiên liệu này tạo ra điện để cung cấp năng lượng cho ô tô của bạn thông qua chuyển đổi điện hóa . Nguyên tố hóa học tinh khiết hydro được phân tách thành proton và electron của nó, một quá trình tạo ra điện. Khi nó trộn với oxy, sản phẩm phụ của quá trình này là nước. Vì pin nhiên liệu không thể tự sản xuất đủ điện để cung cấp năng lượng cho ô tô, nên các tế bào phải được ghép lại với nhau để tạo ra ngăn xếp pin nhiên liệu [nguồn:Fuel Economy.gov]. Tuy nhiên, khi bạn đặt một vài ngăn xếp lại với nhau, ô tô của bạn có thể phóng to theo.
Tuy nhiên, một vấn đề lớn vẫn còn:lưu trữ hydro trên xe của bạn. Một số phương pháp đã được sử dụng. Hydro có thể được lưu trữ dưới dạng khí có áp suất cao hoặc chất lỏng cực lạnh, như hydro đông lạnh. Điều này hoạt động để lưu trữ hydro tại các máy bơm nhiên liệu, nhưng nó không thực tế để mang nhiên liệu trong xe của bạn. Chất lỏng hydro đông lạnh sẽ yêu cầu một hệ thống bổ sung trên tàu để giữ cho nhiên liệu lạnh. Điều này sẽ làm tăng thêm trọng lượng, ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng của xe.
Các nhà nghiên cứu vẫn đang nghiên cứu những cách tối ưu để lưu trữ và khai thác hydro làm nguồn nhiên liệu. Một phần của nghiên cứu đó bao gồm việc xóa tan nỗi lo của công chúng về nhiên liệu hydro. Khoa học có thể giải được câu đố về nhiên liệu hydro, nhưng nếu những người lái xe vẫn hình dung mình bị thiêu sống trong một quả cầu lửa nóng trắng sau khi bẻ qua chắn bùn, thì ai sẽ mua một chiếc xe chạy bằng nhiên liệu hydro? Có lẽ trang tiếp theo sẽ giảm bớt lo lắng của bạn.
Trong nhiều trường hợp, hydro an toàn hơn nhiên liệu chúng ta hiện đang sử dụng để cung cấp năng lượng cho ô tô. Nhiên liệu làm từ carbon có xu hướng lan truyền dưới dạng chất lỏng (như bạn cũng biết nếu bạn đã từng làm đổ xăng vào máy bơm của chính mình). Khi cháy, nhiên liệu thông thường tạo ra tro nóng, tạo ra nhiệt bức xạ. Đây không phải là trường hợp của hydro. Ở dạng tinh khiết, hydro đốt cháy không có carbon và không tạo ra tro nóng và rất ít nhiệt bức xạ [nguồn:RMI]. Hơn nữa, khi hydro rò rỉ, nó bay nhanh vào bầu khí quyển, do đó, nó có ít thời gian hơn để đốt cháy [nguồn:Princeton].
Vậy còn Hindenburg thì sao? Cả những người ủng hộ và phản đối nhiên liệu hydro đều nắm bắt được ngọn lửa xấu số trong cuộc tranh luận của họ. Trong khi những người phản đối coi đó là một câu chuyện cảnh giác, thì những người ủng hộ lại coi đó là sự tha thứ cho hydro.
Mặc dù hydro trên tàu Hindenburg chắc chắn đã cháy với một lực đáng kinh ngạc, nhưng không phải hydro đã tạo ra thảm họa - đó là bột nhôm. Để phản chiếu ánh sáng mặt trời, lớp da của Hindenburg được bao phủ bởi lớp bột này, một dạng tương đương với nhiên liệu tên lửa [nguồn:RMI]. Và vải bông tạo nên vết phồng rộp được chống thấm bằng axetat rất dễ cháy [nguồn:ABC]. Những người ủng hộ hydro cũng chỉ ra rằng ngọn lửa trong thảm họa Hindenburg bùng cháy lên phía trên chứ không phải tắt vì nguyên tố này rất nhẹ. Điều này khiến các hành khách trên tàu sân bay bên dưới tương đối bất an trước ngọn lửa. 35 trong số 36 trường hợp tử vong của Hindenburg là do hành khách nhảy khỏi khí cầu; tất cả những người còn lại trên tàu đều sống sót [nguồn:RMI].
Thách thức đối với việc lưu trữ nhiên liệu hydro là tìm ra cách tạo ra các bồn chứa mà không phải là một câu chuyện cảnh giác chống lại hydro cho các thế hệ tương lai. Nói cách khác, điều gì sẽ tạo nên bình chứa tốt nhất để ngăn hydro phát nổ trong một vụ tai nạn ô tô?
Bể thép là một trong những khả năng. Chúng đủ mạnh để đóng vai trò là chất mang khí hydro đáng tin cậy trong ô tô. Nếu một vụ tai nạn xảy ra, một chiếc xe tăng bằng thép sẽ có thể chịu được va đập mà không bị thủng hoặc vỡ. Tuy nhiên, một vấn đề với thép là hydro rất nhẹ và do đó ít đặc hơn xăng. Bất kỳ bình nào chứa nhiên liệu hydro có áp suất sẽ phải lớn hơn nhiều so với bình xăng thông thường trên ô tô của bạn. Một chiếc xe tăng bằng thép sẽ khá nặng và làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng.
Vật liệu composite dường như mang lại nhiều hứa hẹn hơn cả thép. Xe tăng làm bằng polyetylen có trọng lượng nhẹ, có thể được tạo hình để vừa với một chiếc xe hơi và được thiết kế để làm bằng bột - hấp thụ năng lượng của một va chạm, giảm bể chứa thành bụi và bề ngoài giải phóng hydro một cách an toàn vào khí quyển [nguồn:Princeton].
Hyđrô cuối cùng có thể được lưu trữ trong các vật liệu có thể giữ nguyên tố và giải phóng nó khi cần thiết. Một số loại kim loại, chẳng hạn như hydrua kim loại , có thể bẫy các phân tử hydro trong cấu trúc thành phần của chúng. Tại đây, hydro được lưu trữ an toàn và giải phóng khi kim loại được nung nóng. Điều khiến công nghệ này trở nên hấp dẫn hơn nữa là nhiệt lượng cần thiết để giải phóng các phân tử hydro từ các thùng kim loại của chúng có thể đến từ nhiệt thải được tạo ra bởi pin nhiên liệu hydro [nguồn:DOE].
Có vẻ như "yếu tố sợ hãi hydro" không thể ngăn cản việc tiếp tục nghiên cứu về khả năng tồn tại của nó như một nguồn nhiên liệu. Và nếu thế giới thực sự đang cạn kiệt dầu, chúng ta có thể phải gác lại những nỗi sợ hãi đó một lần và mãi mãi.
Để biết thêm thông tin về nhiên liệu hydro và các chủ đề liên quan khác, hãy truy cập trang tiếp theo.
Biết quyền theo luật chanh của bạn
Bạn có THỰC SỰ Cần Bảo hành mở rộng cho ô tô không?
Chiếc xe chạy hoàn toàn bằng điện mới của Volkswagen, ID.3
Bentley Continental GT 2019