Marubeni thử nghiệm vận chuyển hydro bằng kim loại đầu tiên trên thế giới ​

Tập đoàn Marubeni của Nhật Bản gần đây đã thực hiện chuyến vận chuyển hydro đầu tiên trên thế giới bằng cách sử dụng hợp kim hydrua kim loại, một loại vật liệu có thể lưu trữ và cho phép vận chuyển hydro hiệu quả hơn.

Hợp kim này hấp thụ “hydro xanh” sản xuất tại Australia và được vận chuyển bằng tàu container đến Indonesia. Marubeni mất khoảng một năm để hoàn tất các thủ tục hải quan và các rào cản pháp lý khác.

Lô hàng từ Australia được vận chuyển bằng xe tải đến một khu công nghiệp ngoại ô Jakarta. Tại đó, Marubeni đã chiết xuất thành công “hydro xanh” từ hợp kim và tạo ra điện năng bằng pin nhiên liệu.

Hydro xanh sản xuất bằng năng lượng tái tạo, là một loại nhiên liệu thế hệ mới đầy triển vọng, có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi khỏi nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, chi phí mua sắm vẫn là một thách thức nan giải. Nhiều nỗ lực đang được thực hiện để sản xuất hydro ở những khu vực có nguồn năng lượng tái tạo giá rẻ và vận chuyển đến những nơi khác.

Hydro khí chiếm thể tích lớn, vì vậy thường được nén hoặc hóa lỏng để vận chuyển. Việc nén mang lại những cải thiện hạn chế về hiệu quả vận chuyển, trong khi hóa lỏng lại phát sinh chi phí làm lạnh và dẫn đến hiện tượng bay hơi một phần trong quá trình vận chuyển. Hiện cũng đang có những nỗ lực để vận chuyển hydro dưới dạng amoniac. Tuy nhiên, amoniac độc hại và có mùi nồng, tạo ra những thách thức khác.

Marubeni tập trung vào công nghệ hợp kim hydrua kim loại. Các hợp kim đặc biệt này có khả năng hấp thụ hydro khi được nén áp suất hoặc làm lạnh, và giải phóng hydro khi giảm áp hoặc khi được làm nóng. Mặc dù bản thân hợp kim khá nặng và không phù hợp cho việc vận chuyển đường dài, nhưng lại có chi phí bảo trì thấp và mức tổn hao năng lượng tối thiểu.

Hợp kim chủ chốt được sử dụng trong dự án của Marubeni dựa trên công nghệ do một công ty của Australia phát triển. Thành phần chính xác của hợp kim này không được tiết lộ, nhưng đây là một loại hợp kim sắt–titan có khả năng hấp thụ hydro dưới áp suất. Marubeni đã phát triển một thiết bị lưu trữ trong đó hợp kim được nén vào các ống hình trụ thon dài, có chiều dài khoảng 5 mét và đường kính xấp xỉ 17 centimet.

Mỗi bình chứa có thể lưu trữ khoảng 4 kg hydro, tương đương với 50 - 60 kilowatt/h – lượng điện tiêu thụ đủ dùng trong khoảng một đến hai ngày cho một hộ gia đình trung bình. Về lý thuyết, các bình chứa này có thể hấp thụ và giải phóng hydro khoảng 1.000 - 1.500 lần.

Để nâng cao hiệu quả vận chuyển, Marubeni đã chọn sử dụng các container vận chuyển tiêu chuẩn và phát triển một cơ chế để xếp các bình khí vào các container 20 feet. Vì chi phí vận chuyển container được tính theo thể tích chứ không phải trọng lượng, phương pháp này giúp bù đắp nhược điểm về trọng lượng nặng của hợp kim.

Hydro nén đòi hỏi các bồn chứa áp suất cao chuyên dụng cùng nhiều thiết bị đặc biệt khác và được quản lý như một loại khí nguy hiểm và dễ cháy tại Nhật Bản. Ngược lại, các hợp kim hydrua kim loại có nguy cơ phát nổ thấp hơn.

Dù vậy, Marubeni vẫn áp dụng các biện pháp an toàn nghiêm ngặt vì chưa từng có tiền lệ về việc vận chuyển quốc tế. Hydro nhẹ hơn không khí và có xu hướng bay lên trên một cách tự nhiên, do đó hệ thống lưu trữ được thiết kế sao cho nếu xảy ra rò rỉ, khí hydro sẽ tự khuếch tán ra ngoài thông qua các cửa thông gió ở phía trên.