Sự thực về công nghệ Pin nhiên liệu Hydro

Để cung cấp nhiên liệu cho xe cộ mà không tùy thuộc vào các loại nhiên liệu hóa thạch, một trong những nguồn năng lượng có thể được chọn lựa là pin nhiên liệu hydro. Nhưng công nghệ này vẫn còn trong giai đoạn phôi thai, và vẫn còn có những trở ngại đáng kể phải khắc phục trước khi hydro có thể được dùng để chạy xe ôtô..

Tại một cuộc điều trần của Quốc hội Hoa Kỳ mới đây, các nhà làm luật rất sốt ruột muốn được biết đã có một giải pháp nào mới lạ cho nhu cầu năng lượng của Hoa Kỳ ló dạng ở chân trời hay chưa.  Dân biểu Bob Inglis của tiểu bang South Carolina, một ủy viên của Ủy ban  Khoa học Hạ viện, xem pin nhiên liệu hydro là một nguồn năng lượng thay thế có nhiều hứa hẹn. Dân biểu Inglis nói:

“Việc chuyển sang một nền kinh tế sử dụng hydro làm nguồn năng lượng là một giải pháp đầy hứa hẹn ở nhiều cấp bậc. Trong suốt quá trình chuyển đổi, không khí sẽ trở nên trong sạch hơn, áp lực dầu lửa của Trung Đông sẽ chấm dứt, các nhà kinh doanh sẽ hái ra tiền và thuê mướn nhân công, và chúng ta sẽ giành được độc lập về năng lượng.”

Pin nhiên liêu hydro là một khái niệm đơn giản. Khi hydro kết hợp với oxy, nó tạo ra năng lượng và nước. Năng lượng này có thể được khai thác trong một buồng khí, hay trong pin nhiên liệu, để chạy xe hơi, còn phần nước thì được thải ra như một phó sản vô hại. Sẽ không có nạn ô nhiễm, không có các chất khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Và hay hơn cả, là không giống như xăng, hydro là chất liệu có nhiều nhất trong vũ trụ.

Được chính quyền Tổng thống Bush và chính phủ các nước khác khuyến khích, công cuộc nghiên cứu về công nghệ pin nhiên liệu hydro đang được đẩy mạnh. Ông Mark Chernoby, phó chủ tịch đặc trách ngành kỹ thuật chế tạo xe tiên tiến của công ty xe hơi Daimler-Chrysler, cho biết như sau:

“Chúng tôi rất quyết tâm chuyển sang  chế tạo một kiểu xe chạy bằng pin niên liệu H-2,  tức là hydro, rồi sau đó sẽ xây dựng các cấu trúc hạ tầng và nền kinh tế để cùng làm việc với nhau, không có khí thải, tiêu thụ ít năng lượng, và cuối cùng là thực hiện tự túc về năng lượng.”

Công ty Daimler-Chrysler tuyên bố hy vọng sẽ bắt đầu cung cấp xe ôtô chạy bằng hydro cho công chúng trong vòng từ  10 đến 15 năm tới.

Nhưng không ai tiên đoán bước chuyển đổi từ việc dùng xăng sang dùng một loại nhiên liệu khác sẽ diễn ra một cách dễ dàng. Một lý do là trước hết phải thu thập một khối lượng hydro khổng lồ. Trong thiên nhiên, hầu như hydro luôn luôn được tìm thấy trong các phân tử cùng với các nguyên tố khác. Phá vỡ các phân tử này để rút ra hydro tinh đòi hỏi phải có năng lượng. Ví dụ như dùng một dòng điện để tách một phân tử  nước ra thành hydro và oxy, thực chất đây là sự đảo ngược tiến trình diễn ra bên trong 1 pin nhiên liệu hydro.

Nhà nghiên cứu George Crabtree thuộc Phòng Thí nghiệm Quốc gia Argonne ở gần Chicago nói rằng phương tiện thông thường nhất để sản xuất ra hydro hiện nay là dùng khí đốt, và dĩ nhiên đây không phải là một giải pháp lý tưởng. Ông  Crabtree nói:  

“Phương pháp sản xuất này đơn giản là sự hoán đổi tình trạng phụ thuộc vào dầu lửa của nước ngoài với tình trạng phụ thuộc vào khí đốt của nước ngoài. Nó không giúp giảm bớt việc sản xuất ra các chất gây ô nhiễm môi trường hay các loại khí gây hiệu  ứng nhà kính.”

Những khó khăn không dừng lại ở đó. Còn có vấn đề làm sao để chứa hydro một cách an toàn và gọn ghẽ trong các xe ôtô, vì hydro là một chất rất dễ bắt lửa đã bị cho là nguyên nhân làm cháy khinh khí cầu  Hindenburg khổng lồ năm 1937.  Sau đây vẫn là lời của nhà nghiên cứu Crabtree:

“Để có đủ hydro cho một xe ôtô chạy được khoảng 500 kilomét mà không phải thu hẹp chỗ ngồi cho hành khách và chỗ chứa hành lý, chúng ta phải chứa hydro ở mật độ cao nhưng có tốc độ nhả khí nhanh. Từ thập niên 1970 tới nay đã có trên 2 ngàn hợp chất hydro đã được xem xét về khả năng chứa hydro của chúng. Nhưng người ta chưa tìm được một hợp chất nào đáp ứng được những yêu cầu về hàm lượng hydro.”

Nhiều hãng chế tạo xe hơi đã sản xuất được một số kiểu xe thử nghiệm chạy bằng hydro, với phí tổn  khoảng 1 triệu đôla một chiếc. Ông John Haywood, giám đốc phòng thử nghiệm xe ôtô  của Viện Công nghệ Massachusetts, nói rằng còn phải mất nhiều thập niên nữa trước khi các pin nhiên liệu hydro trở thành có hiệu quả như  một nguồn năng lượng khả dĩ thay thế được các loại nhiên liệu hóa thạch hiện nay. Sau đây là lời ông Haywood:

“Trong vòng 10 hay 15 năm nữa, sẽ có một đoàn xe thử nghiệm, tức là những kiểu xe nguyên mẫu thể hiện khả năng của những công nghệ đang được phát triển.  Nhưng phí tổn sản xuất những chiếc xe này sẽ vẫn cao hơn khá nhiều so với những chiếc xe thông thường. Theo những ước tính của chúng tôi thì phải còn chờ ít ra là 40 hay 50 năm nữa chúng ta mới có thể nhìn thấy hydro và pin nhiên liệu có tác động đáng kể đối với mức tiêu thụ năng lượng trong ngành vận tải.”

Thời gian chờ đợi từ 40 đến 50 năm không có gì hấp đẫn đối với các nhà làm luật đang nóng lòng tìm kiếm một giải pháp cho những thách thức về mặt năng lượng đối với Hoa Kỳ hiện nay.  Dân biểu Bob Inglis gợi ý rằng Tổng thống Bush nên đưa ra một lời kêu gọi về việc phát triển công nghệ hydro tương tự như lời kêu gọi của Tổng thống Kennedy năm 1961 về việc đưa  người lên Mặt Trăng trước cuối thập niên đó. Nhà nghiên cứu George Crabtree của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne trả lời Dân biểu Inglis một cách thận trọng như sau:

“Theo tôi nghĩ thì có một sự khác biệt với chương trình Apollo. Thời đó, Tổng thống Kennedy có thể nói, “Nào, chúng ta hãy làm việc này đi,” và ông ra lệnh cho Cơ quan Không gian Hoa Kỳ-tức NASA, làm như thế.  Mọi việc được phối hợp một cách rất nhịp nhàng. Trong trường hợp năng lượng, xe ôtô và hydro, chính nền kinh tế phải tạo động lực thúc đẩy việc thực hiện công tác này. Đây là một hệ thống phức tạp, liên quan đến rất nhiều người tương tác với nhau và có những quyết định độc lập. Vì vậy, quý vị không có được sự chỉ đạo từ cấp cao nhất. Cho nên, theo tôi nghĩ thì điều mà chính phủ có thể làm là cung cấp những khuyến khích vật chất để thúc đẩy hoạt động này.”   

Ngoài những bước nhảy vọt vĩ đại về mặt công nghệ, việc xây dựng một nền kinh tế dựa trên nhiên liệu hydro có thể sẽ đòi hỏi việc cải cách toàn bộ các cấu trúc hạ tầng của Hoa Kỳ và thế giới. Vậy mà những người cổ vũ cho việc sử dụng nhiên liệu hydro dường như không hề nản chí. Họ nêu lên tinh thần tiên phong khai phá của nhân loại và quả quyết rằng những trở ngại có vẽ không thể vượt qua được hôm nay có thể khắc phục được ngày mai. Ngay cả những người hoài nghi cũng thừa nhận rằng mức tiêu thụ dầu lửa hiện nay không thể kéo dài mãi được, và cuối cùng người ta sẽ phải lựa chọn một giải pháp thay thế cho những chiếc xe chạy bằng xăng hiện nay.