Với nhu cầu toàn cầu ngày càng tăng về năng lượng sạch và phát triển bền vững, công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro, như một thành phần quan trọng của ngành công nghiệp năng lượng hydro, đang dần thể hiện tiềm năng ứng dụng to lớn và giá trị thị trường của mình. Bài viết này sẽ đi sâu vào nguyên lý, ưu điểm, ứng dụng trong lĩnh vực giao thông vận tải và dự trữ thiết bị hiện tại của các doanh nghiệp liên quan đến công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro.
I. Nguyên lý của công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro
Nguyên lý của công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro dựa trên phản ứng hóa học giữa methanol và hơi nước dưới sự xúc tác của các chất xúc tác đặc biệt, tạo ra hydro và carbon dioxide. Quá trình này bao gồm nhiều thành phần và phản ứng, hình thành một hệ thống phản ứng xúc tác khí-rắn phức tạp. Các phản ứng chính bao gồm phản ứng phân hủy methanol và phản ứng chuyển đổi carbon monoxide. Các phương trình phản ứng cụ thể như sau:
- Phản ứng phân hủy methanol: CH₃OH → CO + 2H₂
- Phản ứng chuyển đổi carbon monoxide: CO + H₂O → CO₂ + H₂
Kết hợp hai phản ứng trên, phương trình phản ứng tổng thể là: CH₃OH + H₂O → CO₂ + 3H₂. Đây là một phản ứng thu nhiệt, yêu cầu điều kiện nhiệt độ và áp suất cụ thể.
II. Ưu điểm của công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro
Công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro đã thu hút sự chú ý rộng rãi chủ yếu nhờ vào nhiều ưu điểm:
- Chi phí thấp: Methanol có sẵn rộng rãi, được chiết xuất từ cả tài nguyên hóa thạch và sinh khối, và có giá thành thấp, giúp giảm chi phí sản xuất hydro.
- Dễ dàng lưu trữ và vận chuyển: Methanol ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ và áp suất bình thường, dễ dàng lưu trữ và vận chuyển, đảm bảo sản xuất hydro không bị giới hạn bởi địa lý.
- Hiệu suất sản xuất hydro cao: Công nghệ chuyển hóa methanol bằng hơi nước có thể chuyển đổi hoàn toàn hydro trong methanol thành khí hydro, nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu.
- Bảo vệ môi trường: So với các phương pháp sản xuất hydro dựa trên nhiên liệu hóa thạch truyền thống, công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro phát thải ít carbon hơn, thân thiện với môi trường hơn. Ngoài ra, với sự phát triển của công nghệ methanol xanh, lượng phát thải carbon liên quan đến sản xuất methanol đang dần được giải quyết.
III. Ứng dụng của công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro trong lĩnh vực giao thông vận tải
Ứng dụng của công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro trong lĩnh vực giao thông vận tải chủ yếu được thể hiện qua các khía cạnh sau:
- Xe chạy bằng pin nhiên liệu: Công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro cung cấp nguồn hydro ổn định và đáng tin cậy cho xe chạy bằng pin nhiên liệu. Thông qua hệ thống pin nhiên liệu hydro chuyển hóa methanol, hydro có thể được sản xuất và sử dụng theo nhu cầu, loại bỏ nhu cầu lưu trữ và vận chuyển hydro, từ đó nâng cao tính an toàn.
- Xe nâng chạy bằng hydro: Gần đây, xe nâng chuyển hóa methanol thành hydro đã bước vào giai đoạn thử nghiệm, đánh dấu một bước tiến lớn trong việc ứng dụng năng lượng hydro trong lĩnh vực logistics công nghiệp. Công nghệ sáng tạo này chuyển đổi xe nâng chạy bằng nhiên liệu truyền thống thành xe nâng chuyển hóa methanol thành hydro, mang lại các lợi ích như chi phí thấp, hiệu suất hoạt động cao và bảo vệ môi trường.
- Trạm tiếp nhiên liệu hydro: Mô hình tích hợp tiếp nhiên liệu hydro từ methanol cung cấp một cách tiếp cận mới cho việc xây dựng các trạm tiếp nhiên liệu hydro. Bằng cách lắp đặt các hệ thống chuyển hóa methanol thành hydro phân tán trong các trạm tiếp nhiên liệu hydro, sản xuất và tiếp nhiên liệu hydro có thể được tích hợp, giảm chi phí vận chuyển hydro và nâng cao hiệu quả kinh tế cũng như tính an toàn của các trạm tiếp nhiên liệu hydro.
IV. Các doanh nghiệp có dự trữ thiết bị chuyển hóa methanol thành hydro hiện tại
Hiện nay, nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước đã đầu tư đáng kể vào R&D và có dự trữ thiết bị chuyển hóa methanol thành hydro tiên tiến. Dưới đây là một số công ty tiêu biểu:
- Công ty TNHH Công nghệ Năng lượng Mới Hydrogen Trung Quốc: Đã phát hành sản phẩm tủ chuyển hóa methanol thành hydro thế hệ thứ hai MHU-600 dành cho xe năng lượng hydro trong lĩnh vực giao thông vận tải, đạt hiệu suất chuyển hóa methanol thành hydro trên 80%. Sản phẩm có thiết kế mô-đun, cho phép điều chỉnh linh hoạt sản lượng hydro hàng ngày dựa trên nhu cầu của khách hàng.
- Công ty TNHH Năng lượng Mới NaHydrogen Hợp Phì: Chuyên nghiên cứu và sản xuất hệ thống pin nhiên liệu hydro chuyển hóa methanol, nhằm đạt được nội địa hóa các thành phần cốt lõi. Công nghệ pin nhiên liệu chuyển hóa methanol của công ty tích hợp các mô-đun chuyển hóa methanol thành hydro với các ngăn xếp pin nhiên liệu màng trao đổi proton nhiệt độ cao, cho phép sản xuất và sử dụng hydro theo nhu cầu.
- Công ty TNHH Công nghệ Ncreator Quảng Đông: Tận dụng nhiều năm kinh nghiệm và chuyên môn kỹ thuật để phát triển và sản xuất các thiết bị sản xuất hydro và phát điện bằng hydro khác nhau. Các sản phẩm chính bao gồm máy sản xuất hydro từ methanol-nước dòng CW-MHG và máy phát điện pin nhiên liệu methanol-nước dòng CW-MFC.
- CIMC Enric: Đã ra mắt đơn vị sản xuất hydro bằng chuyển hóa methanol bằng hơi nước dạng skid đầu tiên, với công suất sản xuất hydro từ 100-500Nm³/h, độ tinh khiết hydro vượt quá 99,99% và tỷ lệ chuyển hóa methanol trên 98%.
- Tập đoàn YangHydrogen: Tích hợp hơn 20 năm thành tựu R&D năng lượng hydro methanol từ H2PT tại Mỹ và Ballard tại Canada, cung cấp các hệ thống sản xuất và cung cấp hydro methanol dạng mô-đun, cũng như các hệ thống đồng phát hydro methanol phân tán.
Các doanh nghiệp này đã đạt được những kết quả đáng kể trong công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro, không chỉ thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp năng lượng hydro mà còn đóng góp quan trọng vào quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu và phát triển bền vững.
Theo các khảo sát thực địa do các nhà phân tích của SMM thực hiện, nhiều doanh nghiệp tham gia vào năng lượng hydro ban đầu đã chọn bắt đầu với công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro. Khi công nghệ trưởng thành, họ dần chuyển sang sản xuất thiết bị sản xuất hydro bằng điện phân nước. Dựa trên sự phát triển tổng thể của thị trường năng lượng hydro vào năm 2024, vẫn còn quá sớm để phát triển nhanh chóng sản xuất hydro bằng điện phân nước và pin nhiên liệu hydro tinh khiết. Xét đến các yếu tố như chi phí, chuyển hóa methanol thành hydro được coi là một lộ trình chuyển tiếp khả thi.
Tóm lại, công nghệ chuyển hóa methanol thành hydro, với những ưu điểm độc đáo và triển vọng ứng dụng rộng lớn, đang đóng vai trò ngày càng quan trọng trong ngành công nghiệp năng lượng hydro. Với sự tiến bộ công nghệ liên tục và sự hỗ trợ chính sách bền vững, chuyển hóa methanol thành hydro được kỳ vọng sẽ đạt được ứng dụng và phổ biến rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, công nghiệp và hơn thế nữa, mang lại động lực mới cho quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu và phát triển bền vững.
Tác giả: Nhà phân tích Năng lượng Hydro SMM Xin Shi - 135,152,194,05 (có thể liên hệ qua WeChat). Nếu bạn cũng quan tâm đến năng lượng hydro, hãy liên hệ với tôi.
