Hydro

Hydro là gì?

Hydro(H₂), nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn, là một chất không màu, không mùi, không vị, không độc hại, và là chất khí rất dễ cháy. Nó là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ, chiếm 75% vật chất thông thường theo khối lượng và hơn 90% về số lượng. Nó có mặt trong nước, các hợp chất hữu cơ và các dạng phân tử khác trên Trái đất. [1,2,3]

Hydro tự nhiên được hình thành như thế nào?

Hạt nhân hydro hình thành khi vũ trụ bắt đầu nguội đi khoảng 380.000 năm sau Vụ nổ lớn xảy ra vào 13,8 tỷ năm trước. Khi vũ trụ đạt tới nhiệt độ khoảng 3.000 độ K, các nguyên tử cơ bản được hình thành. Hydro, heli và lithium là ba nguyên tố hiện được công nhận là những nguyên tố duy nhất có nguồn gốc vũ trụ [4].

Hydro tự nhiên đã được phát hiện trong nhiều môi trường địa chất và được nghiên cứu trong những thập kỷ gần đây, từ đó người ta khám phá ra loại chất lỏng giàu hydro ở các sông núi giữa đại dương. Nguồn hydro chính ở những vị trí này bao gồm sự biến đổi trong đá chứa Fe(II); sự phóng xạ của nước do sự phân rã phóng xạ của uranium, thorium và kali; magma đã khử khí; và phản ứng của nước với các gốc tự do trên bề mặt trong quá trình nứt vỡ cơ học của đá chứa silica [5]

Ứng dụng của Hydro

Hydro có nhiều ứng dụng khác nhau trong nhiều lĩnh vực của đời sống, chẳng hạn như:

1. Ứng dụng trong công nghiệp [2,6,7,số 8]

• Hydro được sử dụng để sản xuất amoniac, một thành phần quan trọng trong phân bón, chiếm một phần đáng kể trong việc sử dụng hydro toàn cầu, chiếm khoảng 55% lượng tiêu thụ hydro trên toàn thế giới.
• Hydro được sử dụng rộng rãi trong các quá trình lọc dầu, bao gồm cả quá trình hydrocracking để phá vỡ các phân tử hydrocarbon, loại bỏ các chất gây ô nhiễm như lưu huỳnh và tạo ra metanol.
• Hydro được sử dụng để biến chất béo không bão hòa thành dầu và chất béo bão hòa, chẳng hạn như trong sản xuất dầu thực vật hydro hóa như bơ thực vật.
• Trong gia công kim loại, hydro được sử dụng để tạo hợp kim kim loại để tăng cường các đặc tính như độ bền và khả năng chống ăn mòn.
• Hydro được sử dụng trong các quá trình hàn, đặc biệt là trong hàn hydro nguyên tử, nơi nó được tách thành các nguyên tử để tạo ra ngọn lửa làm nóng chảy kim loại.
• Hydro và nitơ được sử dụng trong sản xuất kính phẳng để ngăn chặn quá trình oxy hóa và các hạn chế trong quá trình sản xuất.
• Hydro đóng vai trò là chất khử và ăn mòn trong sản xuất điện tử, góp phần sản xuất chất bán dẫn, đèn LED, màn hình và các linh kiện điện tử khác.

2. Lưu trữ và tạo năng lượng [2,9]

• Hydro cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng theo mùa độc đáo, giải quyết thách thức về sự thay đổi nhu cầu năng lượng trong suốt cả năm. Trong khoảng thời gian khả năng sản xuất năng lượng tái tạo cao, hydro có thể được tạo ra và lưu trữ để sử dụng cho những khoảng thời gian mà khả năng sản xuất năng lượng tái tạo cao, như vào mùa đông, với lượng ánh sáng mặt trời giảm.
• Hydro có thể được sử dụng trong pin nhiên liệu cố định để phát điện. Khi hydro phản ứng với oxy trong pin nhiên liệu, nó sẽ tạo ra điện, nước và nhiệt, mang lại quy trình sản xuất năng lượng sạch và hiệu quả.
• Hydro cũng có thể được đốt cháy để sản xuất điện và sưởi ấm. Trong khi việc tích hợp hydro vào cơ sở hạ tầng khí đốt tự nhiên hiện vẫn còn những thách thức, thì những tiến bộ cũng đang được thực hiện để sử dụng hiệu quả hydro trong sản xuất điện.

3. Vận tải

Hydro ngày càng được khẳng định như một nhân tố chính trong việc khử cacbon trong vận tải do tiềm năng của nó là nhiên liệu không phát thải. Trong giao thông vận tải, hydro chủ yếu được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xe điện chạy bằng pin nhiên liệu (FCEV), được coi là phương tiện không phát thải (ZEV) vì chúng chỉ thải ra nước và nhiệt dưới dạng sản phẩm phụ. Không giống như các phương tiện chạy bằng pin (BEV) dựa vào pin cắm điện để sạc, FCEV sản xuất điện trên xe thông qua hydro. Tuy nhiên, khí thải có thể được tạo ra trong quá trình sản xuất, vận chuyển và phân phối nhiên liệu hydro, tùy thuộc vào nguồn và phương pháp sản xuất. [10,11,12]

Sản xuất hydro

Hydro có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau như sau:

1. Chuyển hóa hơi mêtan (SMR)

Chuyển hóa hơi mêtan (SMR) là một quá trình quan trọng để sản xuất hydro, đặc biệt là trong môi trường công nghiệp. Phương pháp này liên quan đến phản ứng của khí metan (CH₄) với hơi nước ở nhiệt độ cao để tạo ra hydro (H₂) và carbon monoxide (CO). Quá trình này có hiệu quả cao và được sử dụng rộng rãi, với khoảng 95% sản lượng hydro ở Hoa Kỳ dựa vào quá trình cải tạo khí tự nhiên, chủ yếu thông qua SMR. [13]

Quá trình SMR bao gồm phản ứng sơ cấp là phản ứng của metan với hơi nước, được biểu thị bằng phương trình: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂. Phản ứng này có tính thu nhiệt cao, đòi hỏi một lượng nhiệt đáng kể. Trong bước tiếp theo được gọi là phản ứng chuyển dịch khí-nước, carbon monoxide và hơi nước phản ứng tạo thành carbon dioxide và hydro bổ sung: CO + H₂O → CO₂ + H₂. Phản ứng này giúp tăng sản lượng hydro. Phản ứng được hỗ trợ bởi chất xúc tác, điển hình là niken, giúp nâng cao hiệu quả của quá trình. Sau các phản ứng ban đầu, hỗn hợp khí trải qua quá trình hấp phụ thay đổi áp suất để loại bỏ các tạp chất như carbon dioxide (CO₂), để lại hydro nguyên chất. [14]

2. Điện phân nước

Điện phân nước là một quá trình bao gồm việc tách nước (H₂O) thành các thành phần cơ bản là hydro (H₂) và oxy (O₂), thông qua dòng điện. Phương pháp này là con đường quan trọng để sản xuất hydro, đặc biệt khi điện sử dụng được tạo ra từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió. Quá trình điện phân xảy ra trong một thiết bị điện phân, bao gồm hai điện cực: cực dương tích điện dương và cực âm tích điện âm, được ngăn cách bởi màng điện phân. Trong quá trình điện phân, nước bị oxy hóa ở cực dương để tạo ra khí oxy và các ion hydro tích điện dương (H⁺). Đồng thời, nước bị khử ở cực âm tạo ra khí hydro và các ion hydroxit tích điện âm (OH^–). Phản ứng tổng thể có thể được chia thành hai phản ứng nửa tế bào: tiến hóa hydro (HER) và tiến hóa oxy (OER). Hiệu suất của quá trình này rất quan trọng để sản xuất hydro có độ tinh khiết cao. [17,18]

3. Sản xuất hydro mặt trời

Sản xuất hydro bằng năng lượng mặt trời là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn liên quan đến việc sử dụng năng lượng mặt trời để phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy. Quá trình này có thể đạt được thông qua hai phương pháp chính: điện phân nước sử dụng điện năng lượng mặt trời và tách nước trực tiếp bằng năng lượng mặt trời. [20]

• Quá trình điện phân nước sử dụng điện năng lượng mặt trời bao gồm các tế bào quang điện (PV) để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, sau đó cung cấp năng lượng cho máy điện phân tách nước thành hydro và oxy. [20,21]
• Tách nước trực tiếp bằng năng lượng mặt trời là quá trình sử dụng trực tiếp năng lượng mặt trời để sản xuất hydro từ nước mà không qua bước điện phân trung gian. Ví dụ về các phương pháp tách nước trực tiếp bằng năng lượng mặt trời bao gồm các chu trình nhiệt hóa ở nhiệt độ cao, khí hóa sinh khối và tách nước bằng quang xúc tác. [20,21]

4. Sản xuất hydro nhiệt hóa

Sản xuất hydro nhiệt hóa sử dụng nhiệt và phản ứng hóa học để giải phóng hydro từ vật liệu hữu cơ hoặc vật liệu như nước. Quá trình này khác với các phương pháp sản xuất hydro khác, chẳng hạn như điện phân, sử dụng điện để tách nước thành hydro và oxy, hoặc các quá trình sinh học sử dụng vi sinh vật như vi khuẩn và tảo để sản xuất hydro. [24]

Sản xuất hydro nhiệt hóa có thể đạt được thông qua nhiều quy trình khác nhau, bao gồm chuyển hóa khí tự nhiên, khí hóa sinh khối, cải cách chất lỏng có nguồn gốc từ sinh khối và sản xuất hydro nhiệt hóa mặt trời (STCH). [25]

• Chuyển hóa khí tự nhiên, hay chuyển hóa khí metan bằng hơi nước (SMR), là phương pháp phổ biến nhất trên toàn thế giới để sản xuất hydro (đã thảo luận ở trên).
• Khí hóa sinh khối là một quá trình nhiệt hóa khác sử dụng sinh khối làm nguồn năng lượng hydro. Nguồn sinh khối phản ứng với một lượng oxy hoặc hơi nước được kiểm soát, tạo ra CO, CO₂ và hydro. CO phản ứng với nước để tạo thành nhiều CO₂ và hydro hơn thông qua phản ứng chuyển dịch khí-nước tương tự. Khi không có oxy, sinh khối có thể trải qua phản ứng gọi là nhiệt phân để tạo ra năng lượng hydro. [25]

Sản xuất hydro nhiệt hóa học mặt trời (STCH) là một phương pháp đầy hứa hẹn để tạo ra hydro bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời tập trung để thúc đẩy một loạt phản ứng. Quá trình khép kín này chỉ sử dụng nước làm nguyên liệu và nhiệt mặt trời. [26]

5. Sản xuất hydro sinh học

Sản xuất hydro sinh học đề cập đến việc tạo ra khí hydro (H₂) thông qua các phương tiện sinh học, thường liên quan đến các vi sinh vật như vi khuẩn và vi tảo. Có ba con đường sinh học chính để sản xuất hydro: quang phân sinh học trực tiếp hoặc gián tiếp sử dụng vi khuẩn lam, lên men quang học bằng vi khuẩn quang hợp và lên men tối sử dụng nhiều nhóm vi khuẩn kỵ khí khác nhau. [28]

• Quang phân sinh học trực tiếp nước: Trong quá trình này, các vi sinh vật như vi khuẩn lam sử dụng năng lượng ánh sáng để phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy. Quá trình này thường kém hiệu quả hơn so với các phương pháp sản xuất hydro sinh học khác do sự cạnh tranh giữa sản xuất oxy và hydro. [28,29]
• Quang phân sinh học gián tiếp của nước: Quá trình này bao gồm việc sử dụng vi sinh vật để tạo ra sinh khối thông qua quá trình quang hợp, sau đó chuyển đổi thành hydro thông qua quá trình lên men tối hoặc các quá trình sinh học khác. Phương pháp này có thể hiệu quả hơn phương pháp quang phân sinh học trực tiếp vì nó cho phép lưu trữ năng lượng và chuyển đổi sau đó. [28,29]
• Lên men quang học: Quá trình này bao gồm việc sử dụng vi khuẩn quang hợp để chuyển đổi các hợp chất hữu cơ thành hydro bằng năng lượng ánh sáng. Vi khuẩn sử dụng enzyme nitơase để chuyển đổi carbon hữu cơ thành hydro và carbon dioxide đồng thời cố định nitơ phân tử. [28,29]
• Lên men tối: Quá trình này liên quan đến việc sử dụng vi khuẩn kỵ khí để chuyển đổi các hợp chất hữu cơ thành hydro mà không cần ánh sáng. Vi khuẩn sản xuất hydro như một sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất, thường sử dụng glucose hoặc các loại đường khác làm chất nền. [28,29]

Ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp sản xuất hydro

Phương pháp	Thuận lợi	Nhược điểm
Cải cách hơi mêtan (SMR)	·  Có hiệu suất cao và tạo ra một lượng khí hydro đáng kể ·  Có thể sử dụng nhiều nguyên liệu khác nhau ·  Đây là một công nghệ có tuổi thọ lâu đời và được ứng dụng rộng rãi [15]	·  Thải ra CO2 dưới dạng sản phẩm phụ ·  Tiêu tốn nhiều năng lượng, đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cao. ·  Đòi hỏi phải tái tạo hoặc thay thế chất xúc tác thường xuyên [15,16]
Điện phân nước	·  Không tạo ra khí thải trực tiếp ·  Có thể phối hợp với việc phát điện năng động và không liên tục từ các nguồn tái tạo ·  Có thể sản xuất hydro có độ tinh khiết cao [17,19]	·  Nguồn vốn đầu tư lớn ·  Sử dụng nhiều năng lượng, đòi hỏi năng lượng điện đáng kể ·  Hiệu suất thấp [17]
Hydro mặt trời	·  Có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon trong sản xuất hydro ·  Có thể tăng hoặc giảm quy mô một cách linh hoạt [22,23]	·  Chi phí cao, đòi hỏi vốn đầu tư đáng kể vào cơ sở hạ tầng ·  Là nguồn năng lượng không liên tục do phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời ·  Hiệu suất thấp [22,23]
Hydro nhiệt hóa	·  Có thể sử dụng sinh khối một cách hiệu quả trong khoảng thời gian ngắn và thu được lượng hydro nhất định ·  Thải ra ít hoặc không thải ra khí nhà kính [26,27]	·  Dựa vào các nguồn năng lượng tái tạo, có thể không phải lúc nào cũng có sẵn hoặc đáng tin cậy ở một số khu vực nhất định. ·  Có thể cần phải chỉnh sửa gen hoặc nhân giống nguyên liệu. ·  Đắt tiền, đòi hỏi thiết bị và vật liệu phức tạp. [26,27]
Hydro sinh học	·  Sử dụng các quá trình sinh học khác nhau ·  Có lượng khí thải carbon thấp ·  Có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển [29,30]	·  Có hiệu suất sản xuất thấp ·  Có hiệu suất chuyển đổi chất nền thấp ·  Có thể sản xuất và tích lũy các chất chuyển hóa trung gian giàu axit ·  Đòi hỏi các điều kiện cụ thể, chẳng hạn như năng lượng ánh sáng, chất dinh dưỡng và nhiệt độ ·  Sự sẵn có của các sinh vật phù hợp có thể sản xuất hydro một cách hiệu quả còn hạn chế [29,30]

Phân loại hydro

Hydro thường được phân loại dựa trên phương pháp sản xuất [31,32,33,34]

• Hydro xám là dạng hydro phổ biến nhất và rẻ nhất. Nó được tạo ra bằng quy trình chuyển hóa khí metan bằng hơi nước, chiết xuất hydro từ khí tự nhiên nhưng không thu giữ cacbon, dẫn đến lượng khí thải cacbon lớn.
• Hydro xanh lam tương tự như hydro xám. Hydro xanh lam được sản xuất theo quy trình tương tự nhưng lượng khí thải carbon được thu giữ và cô lập dưới lòng đất. Mặc dù được coi là sạch do hàm lượng carbon thấp nhưng các nghiên cứu gần đây đã làm dấy lên mối lo ngại về tác động tiêu cực đến khí hậu của hydro xanh lam.
• Hydro xanh lá được sản xuất bằng cách sử dụng điện sạch từ các nguồn năng lượng tái tạo dư thừa, chẳng hạn như năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió, để điện phân nước, không thải ra carbon dioxide. Hydro xanh lá hiện chiếm một tỷ lệ nhỏ trong tổng lượng hydro do sản xuất đắt tiền.
• Hydro nâu hoặc đen được sản xuất từ ​​than thông qua quá trình khí hóa, với hydro đen sử dụng than đen và hydro nâu sử dụng than nâu hoặc than non. Cả hai đều có lượng khí thải carbon thậm chí còn lớn hơn hydro xám.
• Hydro hồng được tạo ra thông qua quá trình điện phân chạy bằng năng lượng hạt nhân và hydro được sản xuất bằng hạt nhân cũng có thể được gọi là hydro tím hoặc đỏ.
• Turquoise Hydro (màu ngọc lam) là một sản phẩm mới trong bảng màu hydro. Nó được sản xuất bằng cách nhiệt phân metan để tạo ra hydro và cacbon rắn. Hydro màu ngọc lam có thể được coi là hydro có lượng phát thải thấp nếu quá trình nhiệt phân được cung cấp năng lượng tái tạo và carbon được lưu trữ hoặc sử dụng vĩnh viễn.
• Hydro vàng là một cụm từ tương đối mới để chỉ hydro được tạo ra thông qua quá trình điện phân sử dụng năng lượng mặt trời.
• Hydro trắng xuất hiện tự nhiên ở các trầm tích dưới lòng đất được tạo ra thông qua fracking. Hiện tại chưa có chiến lược khai thác lượng hydro này.

Những thách thức trong sản xuất và phân phối hydro là gì?

1. Khả năng cạnh tranh về chi phí

Khả năng cạnh tranh về chi phí của sản xuất hydro là một yếu tố quan trọng để nó được áp dụng rộng rãi vì việc phát triển sản xuất và cơ sở hạ tầng đòi hỏi phải đầu tư đáng kể. Chi phí của hydro phải cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch truyền thống để đạt được mục tiêu khử cacbon trong các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như vận tải và sản xuất thép. [35]

Giá hydro bị ảnh hưởng bởi hiệu quả sản xuất, vận chuyển và sử dụng cuối cùng. Chi phí sản xuất hydro xanh lá phụ thuộc vào giá năng lượng tái tạo, chất điện phân và nước dùng để tạo ra hydro. Hydro xanh lam, được sản xuất từ ​​nhiên liệu hóa thạch với khả năng thu hồi và lưu trữ carbon, hiện có giá cả phải chăng hơn hydro xanh lá. Tuy nhiên, điều này dự kiến ​​sẽ thay đổi vào giữa những năm 2020-2030 do giá năng lượng tái tạo giảm và tính kinh tế theo quy mô khi tăng cường triển khai. Việc vận chuyển hydro có thể làm tăng chi phí lên 50-100%, tùy thuộc vào công nghệ được sử dụng. Hiệu quả sử dụng cuối cùng cũng rất quan trọng vì hydro có mật độ năng lượng trên trọng lượng lớn gấp ba lần so với pin lưu trữ điện. Điều này làm cho nó phù hợp với các phương tiện vận chuyển hạng nặng đường dài như vận tải đường bộ và hàng không. Tuy nhiên, pin là ứng cử viên sáng giá hơn cho những phương tiện nhẹ hơn và ít sử dụng hơn. [36]

Hỗ trợ chính sách là cần thiết để phát triển các dự án hydro xanh lá, hiện thực hóa việc bao tiêu thị trường, phát triển cơ sở hạ tầng và giảm thiểu rủi ro hơn nữa. Mặc dù có động lực chính sách đáng kể nhưng hỗ trợ chính sách hiện tại ở hầu hết các địa phương không đáp ứng được các mục tiêu đã công bố. [35]

2. Phát triển cơ sở hạ tầng

Xây dựng cơ sở hạ tầng hydro mạnh mẽ bao gồm việc phát triển các cơ sở sản xuất, hệ thống lưu trữ, mạng lưới giao thông và trạm tiếp nhiên liệu. Điều này đòi hỏi sự đầu tư và phối hợp đáng kể giữa các bên liên quan khác nhau, bao gồm chính phủ, các công ty điện lực và các công ty tư nhân. Những nỗ lực liên quan đến cơ sở hạ tầng hydro chủ yếu tập trung vào việc mở rộng cơ sở hạ tầng đường ống của các cơ sở tiện ích và phát triển các trung tâm hydro để sản xuất và phân phối hydro tại cùng địa điểm cho những người áp dụng sớm. Tuy nhiên, sự hiển hiện về nhu cầu sử dụng hydro vẫn chưa rõ ràng, ngăn cản sự phát triển cơ sở hạ tầng hydro quy mô lớn hơn, khiến nó trở thành lĩnh vực đầu tư thứ cấp nói chung trong cơ sở hạ tầng năng lượng. [37]

Để đảm bảo sự phát triển nhanh chóng và công bằng, các cộng đồng phải tham gia toàn diện trong suốt quá trình phát triển các dự án để đảm bảo tiếng nói của họ được lắng nghe một cách bình đẳng và các nhà phát triển dự án phải đẩy nhanh khung thời gian xây dựng và rút ngắn quy trình cấp phép. Các bang và quốc gia phải hợp lý hóa các quy định và thành lập một cơ quan quản lý rõ ràng. Các nhà sản xuất hydro, người tiêu thụ và nhà phát triển cơ sở hạ tầng phải tăng cường phối hợp, phát triển lực lượng lao động được đào tạo và triển khai nguồn vốn khổng lồ. [38]

3. Lưu trữ và phân phối

Hydro có mật độ năng lượng thể tích thấp nên khó lưu trữ và vận chuyển. Hydro có thể được lưu trữ vật lý dưới dạng khí hoặc chất lỏng. Việc lưu trữ khí thường yêu cầu bình áp suất cao (35-70 MPa) và việc lưu trữ chất lỏng yêu cầu nhiệt độ đông lạnh do điểm sôi của hydro trong bầu khí quyển. Thách thức chính đối với việc lưu trữ hydro là tăng công suất, độ bền và hiệu quả. [39,40]

Việc phân phối hydro phải đối mặt với những thách thức trong việc lưu trữ nhiên liệu vì cần phải tăng dung lượng nhiên liệu trên tàu để đáp ứng nhu cầu cho quãng đường di chuyển lớn hơn. Khí hydro ít đậm đặc hơn xăng, vì vậy điều quan trọng là phải phát triển các bình chứa khí nén nhẹ, chắc chắn, có khả năng chịu được áp suất cao và đủ lớn để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng. Mở rộng mạng lưới đường ống hydro và chuyển đổi cơ sở hạ tầng khí đốt tự nhiên để vận chuyển hydro là những thách thức về mặt kỹ thuật và hậu cần. Việc phân phối hydro cũng yêu cầu giám sát đường ống và tăng hiệu quả hóa lỏng. [40]

4. Sự an toàn

Hydro không ít cũng không nhiều nguy hiểm hơn các loại nhiên liệu dễ cháy khác, kể cả xăng và khí tự nhiên. Các biện pháp an toàn, từ sản xuất đến sử dụng, là rất quan trọng trong toàn bộ chuỗi giá trị hydro để đảm bảo xử lý và lưu trữ an toàn. Việc thiết lập các tiêu chuẩn, giao thức và luật an toàn nghiêm ngặt là điều cần thiết để xây dựng niềm tin và sự chấp nhận của công chúng đối với hydro như một nguồn năng lượng khả thi và an toàn. Ngoài ra, điều quan trọng là phải thực hiện đầy đủ các biện pháp kiểm soát kỹ thuật, hệ thống thông gió, cơ chế phát hiện rò rỉ và chương trình đào tạo để giảm thiểu rủi ro một cách hiệu quả. [41,42]

5. Chính sách và quy định

Những thách thức trong chính sách và quy định đối với sản xuất hydro bao gồm các quy định chưa có sự cập nhật, thẩm quyền không rõ ràng trong việc điều chỉnh các đường ống hydro giữa các khu vực, độ trễ thời gian kéo dài giữa các thông báo và thực thi chính sách cũng như nhu cầu về các quy tắc và tiêu chuẩn hài hòa cho thương mại quốc tế về hydro có hàm lượng carbon thấp. [43]

Các chính sách và quy định rõ ràng và đáng khích lệ là rất quan trọng trong việc thúc đẩy đầu tư vào cơ sở hạ tầng hydro và phát triển công nghệ. Các chính phủ cần cung cấp các ưu đãi dài hạn, tài chính và khung pháp lý mạnh mẽ để hỗ trợ sự phát triển của nền kinh tế hydro. Những biện pháp này rất cần thiết để tạo ra môi trường thuận lợi cho các bên liên quan, bao gồm các doanh nghiệp trong ngành, nhà đầu tư và chính phủ, khai thác tiềm năng của hydro trong việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng xanh toàn cầu. [44]

6. Nhận thức và sự chấp nhận của công chúng

Nhận thức và sự chấp nhận của công chúng về sản xuất hydro nói chung là cao, nhưng vẫn cần có các chiến dịch để nâng cao kiến ​​thức và chấp nhận năng lượng hydro. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kiến ​​thức hoặc kinh nghiệm về các trạm tiếp nhiên liệu hydro giúp cải thiện sự chấp nhận của công chúng và công chúng coi công nghệ hydro là một trong những cách tốt nhất để chống lại biến đổi khí hậu. Giáo dục công chúng về những lợi ích, biện pháp phòng ngừa an toàn và lợi ích môi trường của hydro là chìa khóa để xóa tan những lầm tưởng và quan niệm sai lầm xung quanh công nghệ này. [45,46]

 

Tác giả: Hendra WINASTU, Cộng sự chính của SOLEN – Điều phối viên hội đồng IPC

Biên tập: (1) Nguyễn Duy Hùng, Giám đốc SOLEN – Giám đốc chương trình IPC; (2) Kukuh Jalu Waskita, Cộng sự của SOLEN – Thành viên hội đồng IPC

Ngày: 5 tháng 4 năm 2024

Bài báo số: SOLEN-IPC-0034

 

Tài liệu tham khảo

[1] Office of Energy Efficiency & Renewable Energy. (n.d.). Hydrogen Fuel Basics. Energy.gov; U.S. Department of Energy. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-fuel-basics

[2] William Lee Jolly. (2019). hydrogen | Properties, Uses, & Facts. In Encyclopædia Britannica. https://www.britannica.com/science/hydrogen

[3] Wikipedia. (2018, December 7). Hydrogen. Wikipedia; Wikimedia Foundation. https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen Satyapal, S. (2017, February 21).

[4] M. Javier Cruz Gómez, Salvador Galindo Uribarri, Olga B. Benítez López. (2021). The Astrophysical Processes of Cosmological Hydrogen that Generate the Chemical Elements that Make up the Universe. https://doi.org/10.4236/ns.2021.133010

[5] Lu Wang, Zhijun Jin, Xiao Chen, Yutong Su and Xiaowei Huang. (2023). The Origin and Occurrence of Natural Hydrogen. Energies 2023, 16(5), 2400. https://doi.org/10.3390/en16052400

[6] Hydrogen: A Clean, Flexible Energy Carrier. Energy.gov. https://www.energy.gov/eere/articles/hydrogen-clean-flexible-energy-carrier

[7] WHA International. (2020, September 29). Hydrogen Applications in Industry. WHA International, Inc. https://wha-international.com/hydrogen-in-industry/

[8] IChemE. (2019, July 18). Uses of Hydrogen in Industry. Www.thechemicalengineer.com. https://www.thechemicalengineer.com/features/uses-of-hydrogen-in-industry/

[9] U.S. Energy Information Administration. (2023, June 23). Use of hydrogen. Eia.gov. https://www.eia.gov/energyexplained/hydrogen/use-of-hydrogen.php

[10] US EPA, O. (2015, September 22). Hydrogen in Transportation. Www.epa.gov. https://www.epa.gov/greenvehicles/hydrogen-transportation

[11] U.S. Department of Energy. (n.d.). Alternative Fuels Data Center: Hydrogen Basics. Afdc.energy.gov. Retrieved April 3, 2024, from https://afdc.energy.gov/fuels/hydrogen-basics

[12] Environmental and Energy Study Institute (EESI). (n.d.). Hydrogen Fuel Cells | EESI. Www.eesi.org. https://www.eesi.org/topics/hydrogen-fuel-cells/description

[13] Office of Energy Efficiency & Renewable Energy. (2023). Hydrogen Production: Natural Gas Reforming. Energy.gov. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-natural-gas-reforming

[14] Bakey, K. (2015). The Production of Hydrogen Gas: Steam Methane Reforming. https://bpb-us-e1.wpmucdn.com/sites.psu.edu/dist/e/26382/files/2015/04/Process-Description.pdf

[15] Joshi, L. (2023, October 29). Steam Methane Reforming. Green H2 World. https://www.greenh2world.com/post/steam-methane-reforming

[16] Hydrogen Newsletter. (2022, December 4). What is the major drawback of steam methane reforming. Hydrogen Newsletter. https://www.hydrogennewsletter.com/what-is-the-major-drawback-of-steam-methane-reforming/

[17] U.S. Department of energy. (2023). Hydrogen Production: Electrolysis. Energy.gov. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-electrolysis

[18] H2 Bulletin. (n.d.). Hydrogen production through electrolysis. H2 Bulletin. https://www.h2bulletin.com/knowledge/hydrogen-production-through-electrolysis/

[19] Kantola, K. (n.d.). Hydrogen from Water. Hydrogen Cars Now. https://www.hydrogencarsnow.com/index.php/hydrogen-from-water/

[20]  Florida Solar Energy Center (FSEC). (n.d.). Hydrogen Basics – Solar Production. Www.fsec.ucf.edu. https://www.fsec.ucf.edu/en/consumer/hydrogen/basics/production-solar.htm

[21] Editorial Desk. (2022, May 27). 3rd Edition Solar Week Kenya 2024: Conference & Awards. SolarQuarter. https://solarquarter.com/2022/05/27/solar-hydrogen-a-future-market-opportunity/

[22] Chamousis, R. (2008). HYDROGEN: FUEL OF THE FUTURE. https://www.csustan.edu/sites/default/files/honors/documents/journals/Stirrings/Chamoussis.pdf

[23] André De Dominicis. (2023, May 4). Advantages and Disadvantages of Green Hydrogen. Mitsidi. https://mitsidi.com/en/vantagens-e-desvantagens-do-hidrogenio-verde/

[24] OFFICE OF ENERGY EFFICIENCY & RENEWABLE ENERGY. (2019). Hydrogen Production Processes. Energy.gov. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-processes

[25] Cuffari, B. (2022, January 31). How is Hydrogen Produced? Thermochemical and Electrochemical Methods. AZoCleantech. https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=1423

[26] Boretti, A., & Nayfeh, J. (2021). Hydrogen Production by Solar Thermochemical Water-Splitting Cycle via a Beam Down Concentrator. Frontiers in Energy Research, 9, 666191. https://doi.org/10.3389/fenrg.2021.666191

[27] Oudejans, D., Offidani, M., Constantinou, A., Fornasari, G., Dimitratos, N., & Atul Bansode. (2022). A Comprehensive Review on Two-Step Thermochemical Water Splitting for Hydrogen Production in a Redox Cycle. Energies, 15(9), 3044–3044. https://doi.org/10.3390/en15093044

[28] Wikipedia Contributors. (2019b, October 17). Biohydrogen. Wikipedia; Wikimedia Foundation. https://en.wikipedia.org/wiki/Biohydrogen

[29] Chandrasekhar, K., Lee, Y.-J., & Lee, D.-W. (2015). Biohydrogen Production: Strategies to Improve Process Efficiency through Microbial Routes. International Journal of Molecular Sciences, 16(12), 8266–8293. https://doi.org/10.3390/ijms16048266

[30] Samrot, A. V., Rajalakshmi, D., Sathiyasree, M., Saigeetha, S., Kasipandian, K., Valli, N., Jayshree, N., Prakash, P., & Shobana, N. (2023). A Review on Biohydrogen Sources, Production Routes, and Its Application as a Fuel Cell. Sustainability, 15(16), 12641. https://doi.org/10.3390/su151612641

[31] Ziętek, M. (2022, January 18). The 9 colors of hydrogen – learn about their meaning, use, and exploitation potential. Ses Hydrogen. https://seshydrogen.com/en/the-9-colors-of-hydrogen-learn-about-their-meaning-use-and-exploitation-potential/

[32] NanoScentLabs. (2023, June 27). Guide to the Types of Hydrogen Colors. NanoScent Labs; NanoScent Labs. https://www.nanoscentlabs.com/post/guide-to-the-types-of-hydrogen-colors

[33] National Grid. (2022). The hydrogen colour spectrum | National Grid Group. Www.nationalgrid.com. https://www.nationalgrid.com/stories/energy-explained/hydrogen-colour-spectrum

[34] The National Law Review. (2023, May 2). Hydrogen What do the Different Colors Mean? Www.natlawreview.com. https://www.natlawreview.com/article/hydrogen-color-wheel-primer

[35] Beagle, E., Doig, S., Gamage, C., Blank, T. K., Koole, C., Molloy, P., & Weiss, T. (2021). Fueling the Transition: Accelerating Cost-Competitive Green  Hydrogen. In RMI (p. 41). https://rmi.org/insight/fueling-the-transition-accelerating-cost-competitive-green-hydrogen/

[36] Briault , T. (n.d.). When will hydrogen become a cost-competitive industry? Www.arup.com. https://www.arup.com/perspectives/when-will-hydrogen-become-a-cost-competitive-industry

[37] BMI. (2023). Hydrogen Infrastructure A Secondary Investment Area For Decarbonisation Efforts. Fitch Solutions. https://www.fitchsolutions.com/bmi/infrastructure/hydrogen-infrastructure-secondary-investment-area-decarbonisation-efforts-16-01-2024

[38] Arup, & Global Infrastructure Investor Association (GIIA). (2021b). Catalysing hydrogen investment. https://www.arup.com/-/media/arup/files/publications/c/enabling-hydrogen-investment-reportv3.pdf

[39] Alicat Scientific. (2021, March 23). Challenges of scaling hydrogen infrastructure. Alicat Scientific. https://www.alicat.com/hydrogen-energy-infrastructure-scaling-challenges/

[40] Office of Energy Efficiency & Renewable Energy. (n.d.-b). Hydrogen Storage. Energy.gov. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-storage

[41] Office of Energy Efficiency & Renewable Energy. (2019). Safe Use of Hydrogen. Energy.gov. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/safe-use-hydrogen

[42] The National Hydrogen Association, & Department of Energy USA. (n.d.). Hydrogen Safety. https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/h2_safety_fsheet.pdf

[43] IEA. (2023, September 22). Lagging policy support and rising cost pressures put investment plans for low-emissions hydrogen at risk. IEA. https://www.iea.org/news/lagging-policy-support-and-rising-cost-pressures-put-investment-plans-for-low-emissions-hydrogen-at-risk

[44] OECD. (2023). Risk-based Regulatory Design for the Safe Use of Hydrogen. OECD iLibrary. https://doi.org/10.1787/46d2da5e-en

[45]  Johann Jakob Häußermann, Maier, M. J., Kirsch, T. C., Kaiser, S., & Schraudner, M. (2023). Social acceptance of green hydrogen in Germany: building trust through responsible innovation. Energy, Sustainability and Society, 13(1). https://doi.org/10.1186/s13705-023-00394-4

[46] Hienuki, S., Hirayama, Y., Shibutani, T., Sakamoto, J., Nakayama, J., & Miyake, A. (2019). How Knowledge about or Experience with Hydrogen Fueling Stations Improves Their Public Acceptance. Sustainability, 11(22), 6339. https://doi.org/10.3390/su11226339