Những lợi ích của phương tiện chạy bằng hydro là gì?

Mỗi khi bạn bơm xăng vào ô tô của mình, bạn đang dần cạn kiệt nguồn cung cấp nhiên liệu hóa thạch cho thế giới . Những nhiên liệu này, bao gồm dầu mỏ và than đá, là những phần còn lại cô đọng của các sinh vật sống từ thời tiền sử. Nguồn cung cấp các loại nhiên liệu này bị hạn chế và cuối cùng sẽ cạn kiệt. Tệ hơn nữa, phần lớn nguồn cung cấp xăng dầu này được kiểm soát bởi một số quốc gia có nguồn dầu dồi dào và các quốc gia này có thể quyết định cả nguồn cung và giá của nó. Hơn nữa, sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch của một quốc gia như Hoa Kỳ càng làm phức tạp thêm các vấn đề vốn đã phức tạp về quan hệ đối ngoại và an ninh quốc gia. Nhiên liệu hóa thạch đã đáp ứng phần lớn nhu cầu năng lượng của thế giới trong vài thế kỷ, nhưng có giới hạn về thời gian chúng có thể tiếp tục như vậy trong tương lai.

Thư viện hình ảnh về phương tiện sử dụng nhiên liệu thay thế

Vũ trụ chúng ta đang sống được tạo thành từ khoảng 75% hydro, mặc dù có rất ít hydro tinh khiết đáng ngạc nhiên ở đây trên bề mặt Trái đất . Khí hiđro thường tồn tại dưới dạng phân tử H ₂ , trong đó hai nguyên tử hiđro liên kết với nhau. Do các phân tử H ₂ rất nhẹ nên khí hydro không bị ô nhiễm có thể dễ dàng bay lên đỉnh bầu khí quyển của Trái đất và thực sự có thể thoát ra ngoài không gian. Hầu hết hydro ở mặt đất được liên kết ở dạng phân tử với các nguyên tố khác - ví dụ như trong nước, nơi hydro kết hợp với oxy để tạo thành phân tử H ₂ O.

Có một số phương pháp có thể được sử dụng để sản xuất hydro tinh khiết từ các phân tử chứa hydro. Hydro có thể được chiết xuất từ ​​khí tự nhiên (cho đến nay là phương pháp phổ biến nhất), nó có thể được loại bỏ khỏi nước thông qua điện phân hoặc nó có thể được sản xuất sinh học từ tảo hoặc một số loại vi khuẩn. Một số phương pháp sản xuất hydro có triển vọng hơn vẫn đang được nghiên cứu, trong khi những phương pháp khác, chẳng hạn như khai thác từ khí tự nhiên, đang được sử dụng phổ biến.

Năm 1970, nhà hóa học John Bockris đã đặt ra thuật ngữ tiết kiệm hydro để chỉ một tương lai trong đó tất cả các phương tiện giao thông sẽ sử dụng hydro làm nhiên liệu. Một bước quan trọng theo hướng này là sự phát triển của một thiết bị gọi là pin nhiên liệu , tạo ra điện bằng cách sử dụng hydro. Các nhà sản xuất ô tô lớn đã sản xuất các mẫu xe ý tưởng chạy bằng pin nhiên liệu, Volkswagen Tiguan HyMotion và Chevrolet Equinox Fuel Cell SUV là hai ví dụ, và ít nhất một mô hình sản xuất pin nhiên liệu hydro đã có sẵn ở California, Honda FCX Clarity.

Tại sao lại thúc đẩy công nghệ hydro? Nó có thực sự tốt hơn nhiều so với mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch không? Còn về nền kinh tế hydro - liệu nó có khả thi không? Hít thở sâu và đọc trang tiếp theo.

1. Không còn ô nhiễm?
2. Không còn phụ thuộc vào dầu nước ngoài?
3. Nền kinh tế hydro có bền vững không?

Một trong những lợi ích quan trọng nhất của nền kinh tế hydro là pin nhiên liệu không gây ô nhiễm. Không có khí thải carbon được tạo ra khi điện được tạo ra trong pin nhiên liệu. Một pin nhiên liệu hydro tạo ra hai sản phẩm phụ - nhiệt và nước . Nếu mọi phương tiện lưu thông trên đường đều chạy bằng pin nhiên liệu hydro, thì những đám mây khói quen thuộc bao trùm nhiều thành phố của Hoa Kỳ, phần lớn là do khí thải xe cộ, sẽ biến mất phần lớn. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường , một nửa số người Mỹ sống ở những khu vực có đủ ô nhiễm để tạo ra tác động tiêu cực đến sức khỏe con người, vì vậy việc giảm thiểu khói bụi sẽ là một lợi ích đáng kể.

Động cơ đốt trong , đốt cháy nhiên liệu có nguồn gốc từ nguyên tố carbon , tạo ra một số sản phẩm phụ, chủ yếu là carbon dioxide , nước và các hạt vật chất nhỏ mà chúng ta gọi là muội than . Muội bay vào không khí mà con người hít thở có thể gây ra bệnh hen suyễn, ung thư phổi và các bệnh khác. Ngoài ra, hầu hết các nhà khoa học tin rằng lượng carbon dioxide tăng lên trong khí quyển góp phần vào sự nóng lên toàn cầu , cuối cùng có thể gây ra những thay đổi khí hậu có hại cho phần lớn hành tinh của chúng ta.

Chuyển đổi từ động cơ đốt trong sang các nguồn nhiên liệu không gây ô nhiễm như hydro sẽ rất quan trọng để giảm những vấn đề này trong giai đoạn ²¹thế kỷ. Nhưng với hơn 130 triệu phương tiện chạy bằng xăng trên đường hiện nay, không có khả năng rằng ô tô chạy bằng pin nhiên liệu sẽ tạo ra đủ sự khác biệt trong tương lai gần để tạo ra những cải thiện đáng kể về môi trường. Người ta ước tính rằng những chiếc ô tô chạy pin nhiên liệu đời đầu sẽ có giá ít nhất là 100.000 đô la, điều này sẽ khiến chúng nằm ngoài tầm với của những người lái xe bình thường. Một điểm cần làm nữa là cơ sở hạ tầng cần thiết để biến những chiếc xe này trở nên thực tế, bao gồm các nhà máy sản xuất hydro và trạm tiếp nhiên liệu, vẫn chưa có sẵn. Một số nhà quan sát cho rằng, trong ngắn hạn, những thay đổi về môi trường sẽ đến thông qua việc sử dụng kết hợp ô tô chạy bằng hydro và các loại phương tiện khác, bao gồm ô tô điện chạy bằng pin và ô tô sử dụng các dạng nhiên liệu thay thế khác.

Tình trạng ô nhiễm khí quyển hiện tại sẽ không sớm biến mất. Bồ hóng lắng ra khỏi bầu khí quyển trong vài tuần hoặc vài tháng, nhưng carbon dioxide vẫn tồn tại trong một thời gian dài hơn đáng kể. Ngay cả khi tất cả các nguồn phát thải carbon ngày nay đã được loại bỏ, vẫn có thể mất nhiều thập kỷ để mức carbon trong khí quyển trở lại bình thường. Hơn nữa, ô tô chỉ là một nguồn thải carbon. Những nhà máy khác, chẳng hạn như các nhà máy điện đốt than, cũng sẽ phải cắt giảm đáng kể để ngăn chặn sự nóng lên toàn cầu.

Hiệu quả Hydrogen

Một ưu điểm chính khác của pin nhiên liệu hydro là tính hiệu quả của nó. Động cơ đốt trong sử dụng ít hơn 20% năng lượng hóa học trong xăng, khiến nó trở thành một quá trình tương đối kém hiệu quả. Ngược lại, pin nhiên liệu hiệu quả hơn đáng kể, sử dụng khoảng 60% năng lượng có sẵn trong hydro.

More than half of the oil used in the United States is imported from other countries. This has a significant impact on the economy of the U.S. Two-thirds of this imported oil is used for transportation . Because so much oil comes from outside of the United States, changes in prices and supply are largely out of our control. Much of the oil comes from politically unstable regions in the Middle East. Attempts to free the U.S. from dependence on Middle Eastern oil date back to the 1970s; however, the amount of oil imported has actually increased since then. In addition, concern over U.S. oil dependency has grown even greater following the terrorist events of September 11, 2001 .

Another problem with our dependency on oil is that rising oil prices have an effect on the entire U.S. economy, increasing the price of almost any product that uses oil in its manufacture or that requires oil to reach the marketplace. Oil prices have risen sharply in recent years, with the price of gasoline and diesel fuel hovering in the $4 to $5 per gallon range throughout 2008.

Will hydrogen be cheaper than gasoline? The U.S. Department of Energy estimates that current generation fuel cells produce electricity at a price of approximately $225 per kilowatt. Unfortunately, prices will need to drop to about $30 per kilowatt before hydrogen is competitive with gasoline as a fuel; however, the National Research Council predicts that the cost of the hydrogen itself, measured on a per mile basis, could soon be as much as 50 percent lower than the current cost of gasoline. Obviously, this advantage will continue to increase steadily as the price of gas goes up. The efficiency with which hydrogen is converted to electricity also gives it a substantial advantage.

Can hydrogen vehicles help break our oil addiction? Hydrogen vehicles will help reduce this dependence, but it will probably be decades before enough hydrogen vehicles are in everyday use to make a significant difference on oil imports. In the long run, however, the impact of hydrogen cars could be considerable.

Hydrogen cars aren't just the cars of the future -- several fuel cell vehicles (or FCVs) are on the road right now:

Nếu nền kinh tế hydro sẽ cung cấp cho Hoa Kỳ một tương lai không bị ô nhiễm và phụ thuộc vào dầu nước ngoài, thì nền kinh tế này phải bền vững. Đó là, nó phải có khả năng bắt kịp với sự gia tăng dân số, tăng cường sử dụng công nghệ tiêu tốn nhiều năng lượng, những thay đổi trong chính trị và những thay đổi trong thái độ của mọi người đối với môi trường và đối với phúc lợi của các thế hệ tương lai. Người ta ước tính rằng nhu cầu năng lượng trên toàn thế giới sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050. Không có khả năng nguồn cung cấp nhiên liệu hóa thạch đang giảm nhanh chóng có thể theo kịp nhu cầu này, vì vậy các nguồn năng lượng mới sẽ rất quan trọng.

Một trong những trở ngại chính đối với nền kinh tế hydro bền vững là các phương pháp hiện đang được sử dụng để chiết xuất hydro từ các phân tử lớn hơn dựa vào điện - và điện được tạo ra phần lớn bằng các phương pháp gây ô nhiễm. Nếu quá trình khai thác hydro được thực hiện bằng cách sử dụng điện từ nhà máy điện chạy bằng than, thì pin nhiên liệu không gây ô nhiễm vì ô nhiễm đã xảy ra khi hydro được khai thác. Nếu hydro là một nguồn điện không gây ô nhiễm thực sự, thì điện được sử dụng để chiết xuất hydro sẽ cần được sản xuất bằng phương pháp không ô nhiễm như năng lượng mặt trời . Hiện tại, điều này thường không xảy ra, vì vậy, một nền kinh tế hydro thực sự bền vững sẽ đòi hỏi những thay đổi đáng kể trong quá trình sản xuất điện.

Lưu trữ cũng là một vấn đề. Nhiên liệu hydro được lưu trữ dưới dạng chất lỏng nén và theo thời gian một phần thoát ra ngoài qua quá trình bay hơi. Nếu một chiếc ô tô chạy bằng hydro không được lái một cách thường xuyên, tổn thất do bay hơi sẽ làm tăng đáng kể chi phí nhiên liệu tổng thể. Và việc nén hydro lỏng đến một thể tích có thể chở được trong ô tô cũng cần rất nhiều năng lượng, và năng lượng đó có thể được tạo ra bằng các phương pháp gây ô nhiễm.

Một số chuyên gia tin rằng những cải tiến trong sản xuất và lưu trữ hydro sẽ dẫn đến nền kinh tế hydro bền vững trong 15 đến 30 năm. Tuy nhiên, ý tưởng về nền kinh tế hydro có những đối thủ của nó, nhiều người trong số họ tin rằng một nền kinh tế như vậy không bao giờ có thể bền vững và các nguồn lực của chúng ta sẽ được sử dụng tốt hơn khi khám phá các hình thức sản xuất điện khác. Có thể mất nhiều năm trước khi người ta rõ ràng liệu hydro có thực sự là nhiên liệu của tương lai hay không.

Để biết thêm thông tin về hydro, pin nhiên liệu và các chủ đề liên quan khác, hãy theo các liên kết trên trang tiếp theo.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

Nguồn