“Hydrogen” được trang bị — Quan sát ngành công nghiệp năng lượng hydro丨Giảm chi phí tăng hiệu quả: Sự “lột xác” trong sản xuất hydro xanh

Báo Trung ương Quảng Đông Bắc Kinh ngày 1 tháng 4 đưa tin (phóng viên Lữ Hồng Kiều) Theo báo cáo của Đài Phát thanh và Truyền hình Trung ương, tiếng nói Kinh tế “Thế Giới Tài Chính”, do tình hình căng thẳng về địa lý, giá dầu quốc tế gần đây đã tăng mạnh, tầm quan trọng của năng lượng mới nổi càng được nhấn mạnh. Trong đó, năng lượng hydro nhờ khả năng tiêu thụ dư thừa điện xanh từ trên xuống dưới, đồng thời cung cấp năng lượng sạch và hiệu quả cho các tầng dưới, đã được kỳ vọng rất lớn. Phát triển năng lượng hydro, cần đi trước về công nghệ và trang thiết bị. Hiện nay, các dây chuyền ngành công nghiệp hydro của Trung Quốc đang phát triển như thế nào về nghiên cứu và ứng dụng thiết bị? Tiếng nói Kinh tế ra mắt loạt bài “Trang bị hydro - Quan sát ngành công nghiệp hydro”, ngày 1 tháng 4 phát hành bài “Giảm chi phí, tăng hiệu quả: Nâng cấp sản xuất hydro xanh”.

Bể điện phân kiềm (phóng viên Lữ Hồng Kiều chụp)

Ông Zeng Guodong, trưởng bộ phận hệ thống năng lượng tổng hợp của Viện Trụ Châu, Bộ phận hệ thống năng lượng hydro của Công ty Truyền thông Trung Quốc, giới thiệu về thiết bị cốt lõi để sản xuất hydro bằng điện phân nước — bể điện phân. Hiện nay, các bể điện phân chính chủ yếu gồm có bể điện phân kiềm, bể điện phân màng trao đổi proton (PEM) và bể điện phân màng trao đổi anion. Trong đó, bể điện phân kiềm có ưu điểm giá rẻ, công nghệ đã thành thạo, tuổi thọ dài, có thể làm lớn để giảm tiêu thụ năng lượng trên mỗi đơn vị, giảm đầu tư ban đầu, hạ thấp chi phí sản xuất hydro. Zeng Guodong nói rằng, trong những năm gần đây, Trung Quốc đã đạt thành tựu rõ rệt trong việc mở rộng quy mô bể điện phân kiềm lớn, khả năng sản xuất hydro tối đa của một bể đã tăng gấp 10 lần trong 5 năm.

Zeng Guodong cho biết: “Khoảng năm 2021, bể điện phân kiềm trong ngành có thể đạt tối đa khoảng 200 hoặc 500 mét khối tiêu chuẩn. Trong năm 2022-2023, tốc độ phát triển của bể điện phân kiềm rất nhanh, sau đó xuất hiện các loại 1000, 2000 mét khối tiêu chuẩn. Gần đây, các bể điện phân kiềm 3000, 4000, 5000 mét khối tiêu chuẩn đã ra đời rồi.”

Bể điện phân kiềm bị hạn chế bởi hiệu suất của chính nó, cần nguồn điện ổn định để sản xuất hydro. Trong khi đó, một số nguồn năng lượng mới có thể lớn hoặc nhỏ, có lúc có, có lúc không, khiến bể điện phân phải liên tục chịu đựng sự biến động này, kịp thời khởi động, dừng lại và điều chỉnh tải. Bể điện phân PEM có thể đáp ứng yêu cầu này, phù hợp hơn với nguồn điện biến động. Năm 2024, Trung Quốc đã đạt được nghiên cứu độc lập toàn bộ chuỗi công nghệ điện phân nước bằng màng trao đổi proton, đạt trình độ hàng đầu ngành, và được thị trường công nhận.

Ông Zhang Youjie, quản lý bộ phận bán hàng của Công ty Công nghệ Thời đại Hydro Thượng Hải, nói: “Đặc điểm chính của bể điện phân màng trao đổi proton là tốc độ phản ứng tải rất nhanh, có thể đạt phản hồi trong giây, rất phù hợp để phù hợp với sự biến động của gió và năng lượng mặt trời hiện nay. Chúng tôi đã ký hợp đồng đặt hàng bể điện phân màng trao đổi proton lớn nhất Trung Quốc, công suất 400 mét khối tiêu chuẩn, tương đương 2 MW, dự án đang trong quá trình sản xuất và giao hàng.”

Bể điện phân màng trao đổi anion (phóng viên Lữ Hồng Kiều chụp)

Bể điện phân màng trao đổi anion là một trong những công nghệ tiên tiến hiện nay để sản xuất hydro bằng điện phân nước. Nó phản ứng nhanh hơn bể kiềm, chi phí thấp hơn bể PEM, được xem như “pin thể rắn” trong lĩnh vực hydro xanh. Zhang Youjie tiết lộ, công nghệ này sẽ từ phòng thí nghiệm chuyển sang ứng dụng thử nghiệm.

Zhang Youjie nói: “Nó kết hợp ưu điểm của bể kiềm và bể PEM, có thể không cần sử dụng màng và chất xúc tác đắt tiền, thay vào đó dùng màng có giá cả phải chăng, hiệu suất cao hơn để điện phân nước sản xuất hydro. Chúng tôi đang nghiên cứu công nghệ tiên tiến, dự kiến có thể sản xuất 100 mét khối hydro mỗi giờ để thử nghiệm, cuối năm nay sẽ tiến hành xác nhận và thử nghiệm tại hiện trường dự án.”

Thiết bị sản xuất hydro bằng điện phân nước dạng container (phóng viên Lữ Hồng Kiều chụp)

Dữ liệu mới nhất của Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin cho thấy, trong những năm gần đây, thiết bị sản xuất hydro bằng điện phân nước của Trung Quốc phát triển nhanh, năng lực sản xuất đứng đầu toàn cầu, công suất bể điện phân gần 60% toàn cầu. Trong bối cảnh năng lực bể điện phân mở rộng nhanh, nhiều doanh nghiệp đã hình thành khả năng tích hợp toàn bộ quy trình sản xuất hydro, nâng cấp thiết bị sản xuất hydro. Bộ thiết bị này tích hợp bể điện phân dạng container, container nước tinh khiết, container tách lọc tinh khiết và các thiết bị khác, dễ vận chuyển, lắp đặt, triển khai, tiết kiệm diện tích, rút ngắn thời gian thi công.

Ông Zou Jianhua, Phó Tổng giám đốc Công ty Hòu Phổ, giới thiệu: “Nó là thiết bị toàn bộ của hệ thống bể điện phân, có thể đáp ứng các chức năng từ nguồn điện đến sản xuất hydro rồi tách lọc tinh khiết. Nó không phải là bộ phận chính, tôi cho rằng đó là một sản phẩm hoàn chỉnh, đạt khả năng sản xuất hydro 1000 mét khối mỗi giờ.”

Tính đến cuối năm ngoái, số lượng đơn đăng ký sáng chế liên quan đến hydro trong nước đã tăng lên 100.000, đứng đầu toàn cầu. Trong hơn 50 công nghệ then chốt về năng lượng hydro, có 6 công nghệ đạt trình độ dẫn đầu, 3 công nghệ từ theo kịp đã nâng lên cạnh tranh ngang hàng, tích lũy hình thành 5 lô, 27 thiết bị công nghệ chủ đạo về năng lượng hydro. Nhìn chung, năng lực đổi mới công nghệ hydro của Trung Quốc đã tăng vọt, trình độ công nghệ then chốt đạt bước đột phá rõ rệt.

Chủ tịch Ủy ban Hiệp hội Năng lượng Hydro Trung Quốc, Giáo sư Yu Zhuoping của Đại học Tongji, nói: “Điều quan trọng hơn là chi phí công nghệ cốt lõi của ngành đã vào quỹ đạo giảm nhanh, chi phí của bể điện phân kiềm và bể điện phân màng trao đổi proton đã giảm hơn 30% và 60% tương ứng.”