Một nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một thành tựu mới, gần hơn trong những nỗ lực sản xuất năng lượng sạch, tái tạo bằng giải pháp chuyển đổi nước biển thành hydro và oxy.

Nhóm nhà khoa học kỹ thuật do nhà nghiên cứu Xie Heping từ Đại học Thâm Quyến và Tập đoàn Điện lực Đông Phương thuộc sở hữu nhà nước dẫn đầu đã phát triển thành công một nền tảng công nghệ ngoài khơi, khai thác năng lượng gió và mặt trời trong nỗ lực thành công đầu tiên phân tách hydro và ô xy, sử dụng nước biển mà không cần khử muối.

Nền tảng kỹ thuật công nghệ này có tên gọi là Đông Phong số Một “Dongfu Number One” được neo đậu trên vùng biển ngoài khơi tỉnh Phúc Kiến phía đông nam Trung Quốc, có khả năng chịu được sóng lớp và gió giật cấp 8 trên thang Beaufort.

Ngày 3/6, hãng Thông tấn nhà nước Tân Hoa Xã đưa tin: “Thiết bị đã hoàn thành thành công hoạt động sản xuất liên tục, kéo dài 10 ngày trong lần chạy đầu tiên vào tháng 5, đánh dấu một khởi đầu đầy hứa hẹn cho triển vọng sản xuất hydro ngoài khơi bằng năng lượng tái tạo trên mặt biển.”.

Nền tảng kỹ thuật công nghệ sản xuất hydro có diện tích rộng 63 mét 2 (678 sq ft) kết hợp hệ thống sản xuất hydro với hệ thống cung cấp điện gió ngoài khơi ổn định. Bằng phương thức kết hợp 2 thành phần này, các nhà khoa học Trung Quốc đã chế tạo được một trang trại nổi, thân thiện với môi trường, điện phân nước biển thành hydro nhưng không tạo ra tác dụng phụ hoặc xả thải ô nhiễm không mong muốn.

“Thử nghiệm trình diễn công nghệ này không chỉ xác thực khả năng chống nhiễu loạn môi trường của thiết bị mà còn cung cấp những dữ liệu có giá trị. Dự án hoàn toàn mang tính chất học thuật và đại diện cho một ví dụ học thuật về quá trình chuyển đổi từ những nghiên cứu lý luận sang thực tế công nghiệp hóa,” báo cáo cho biết.

Nhóm nghiên cứu của GS. TS Xie Heping, phát triển công nghệ sản xuất hydro cốt lõi của nền tảng đã công bố một bài báo khoa học về quy trình điện phân nước biển không qua lọc trên tạp chí Nature vào tháng 11/2022.

Nước biển rất khó khăn để xử lý trong điện phân do có thành phần rất phức tạp. Nước biển chứa muối, đầy vi sinh vật và những hạt huyền phù lơ lửng, dẫn đến hiệu suất điện phân thấp đồng thời rút ngắn rất nhanh tuổi thọ của thiết bị.

Các dự án trước đây như dự án ở Hà Lan và Đức khi sử dụng nước biển để điện phân thường phải lọc và khử muối biển đầu tiên, sau đó sử dụng nước ngọt thu được cho sản xuất hydro.

Phương thức tiếp cận này làm tăng thêm sự phức tạp cho quy trình – đòi hỏi phải có nhiều thiết bị khử muối và tài nguyên đất lớn, làm tăng cả chi phí sản xuất hydro và khó khăn trong việc xây dựng một dự án.

Từ những năm 1970, các nhà khoa học đã tìm cách tạo ra hydro bằng cách điện phân trực tiếp nước biển. Giải pháp do nhóm của Xie đưa ra đã được Bộ Khoa học và Công nghệ công nhận là một trong 10 tiến bộ khoa học hàng đầu của Trung Quốc vào năm 2022.

Trong khi đó, Tập đoàn Điện lực Đông Phương đã giúp công nghiệp hóa việc sản xuất công nghệ này để đảm bảo cung cấp điện gió ngoài khơi ổn định. Các nhà nghiên cứu cho biết, được cung cấp năng lượng bởi một tuabin gió 10 megawatt và được trang bị hệ thống lưu trữ năng lượng 28 kilowatt, nền tảng điện phân nổi duy trì sản xuất hydro với hiệu suất gần 100% Faraday trong 10 ngày liên tiếp.

Ngay cả trong những điều kiện đó, hiệu suất và mức tiêu thụ năng lượng của nền tảng vẫn tương đương với điều kiện phòng thí nghiệm.

Sau 10 ngày hoạt động trong nước biển, các nhà khoa học cho biết hệ thống này vẫn duy trì tỷ lệ loại bỏ ion ấn tượng hơn 99,99%, tạo ra hydro là 99,9% tinh khiết.

Hơn nữa, không cần khử muối, nền tảng kỹ thuật công nghệ này đưa ra một giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí cho sản xuất hydro công nghiệp hiện tại. Theo các nhà khoa học Trung Quốc, công nghệ này chỉ tốn 11,2 nhân dân tệ (1,57 USD) cho mỗi kg (2,2 pound) hydro, thấp hơn nhiều so với chi phí sản xuất hydro hiện nay từ khí tự nhiên, dao động từ 20 đến 24 nhân dân tệ/kg (khoảng hơn 3 USD) và phát thải carbon. GS Xie cho biết, nhóm nghiên cứu sẽ tìm giải pháp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm giá thành.

“Chúng tôi đã tích hợp thành công năng lượng tái tạo ngoài khơi với công nghệ mới, đạt được khả năng điện phân nước biển không khử muối trên đại dương thực và phức tạp. Nhóm nghiên cứu có kế hoạch phát triển một hệ thống sản xuất hydro hiệu quả hơn, có thể chịu được những tác động của tự nhiên và môi trường nước biển, hoạt động trong mọi thời tiêt và công nghiệp hóa hệ thống này, cung cấp một giải pháp năng lượng xanh cho toàn cầu.”