Trong những năm gần đây, năng lượng hydro đã nổi lên trở lại như một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực năng lượng mới. Ngành công nghiệp hydro đã được liệt kê rõ ràng là một trong những ngành công nghiệp mới nổi trọng điểm cần phát triển, cùng với các lĩnh vực như vật liệu mới và dược phẩm tiên tiến. Các báo cáo nhấn mạnh sự cần thiết phải tích cực nuôi dưỡng các động lực tăng trưởng mới, bao gồm sản xuất sinh học, hàng không vũ trụ thương mại và kinh tế vùng thấp, đồng thời ưu tiên rõ ràng việc đẩy nhanh phát triển ngành công nghiệp hydro lần đầu tiên. Điều này cho thấy tiềm năng to lớn của năng lượng hydro.
Hiện nay, sản xuất hydro từ than đá chiếm ưu thế trong cơ cấu cung ứng, chiếm 64%, tiếp theo là hydro từ phụ phẩm công nghiệp (21%), hydro từ khí tự nhiên (14%) và các phương pháp khác (1%). Điều này cho thấy sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch chiếm ưu thế tuyệt đối ở mức 99%, trong khi "hydro xanh" dựa trên điện phân và các phương pháp khác chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ. Do đó, các trạm tiếp nhiên liệu hydro hiện nay chủ yếu áp dụng mô hình sản xuất-lưu trữ-vận chuyển sau: Các công ty hóa dầu ở các vùng xa xôi sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch, nén hydro áp suất thấp (thường khoảng 1,5 MPa) lên khoảng 20 MPa bằng máy nén và lưu trữ trong các thùng chứa dạng ống 22 MPa. Sau đó, hydro được vận chuyển đến các trạm tiếp nhiên liệu, nơi nó trải qua quá trình nén thứ cấp lên 45 MPa cho các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu. Mô hình phân tán về mặt không gian này làm tăng chi phí vận chuyển, chi phí thiết bị và thời gian tiêu hao, đồng thời vẫn bị hạn chế bởi việc sản xuất "hydro xám" phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Hơn nữa, theo các quy định hiện hành, hydro được phân loại là hóa chất nguy hiểm dễ cháy nổ. Do đó, các dự án sản xuất hydro chủ yếu tập trung ở các khu công nghiệp hóa chất vùng sâu vùng xa với các yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn và môi trường.
Với sự tiến bộ của công nghệ điện phân, chi phí sản xuất hydro xanh đang giảm dần. Đồng thời, các chính sách môi trường như “đỉnh điểm phát thải carbon và trung hòa carbon” đang thúc đẩy hydro xanh trở thành hướng đi quan trọng cho sự phát triển năng lượng khí trong tương lai. Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự đoán rằng đến năm 2030, các công nghệ hydro carbon thấp như điện phân sẽ chiếm 14% thị trường hydro, ảnh hưởng đáng kể đến bố trí các trạm tiếp nhiên liệu. Sản xuất dựa trên điện phân, với nguyên liệu đơn giản và dễ tiếp cận, cho phép sản xuất hydro vượt ra ngoài các khu công nghiệp hóa chất truyền thống. Việc nén trực tiếp hydro được sản xuất tại chỗ để tiếp nhiên liệu cho xe giúp loại bỏ vận chuyển đường dài và nén thứ cấp, giảm thiểu hiệu quả chi phí kinh tế và thời gian.
Để thích ứng với chuỗi cung ứng hydro dựa trên nhiên liệu hóa thạch hiện hành, hiện nay trên thị trường có hai loại máy nén màng chiếm ưu thế: 1) Các thiết bị nạp hydro với áp suất đầu vào khoảng 1,5MPa và áp suất đầu ra 20-22MPa; 2) Máy nén tại các trạm tiếp nhiên liệu với áp suất đầu vào 5-20MPa và áp suất đầu ra 45MPa. Tuy nhiên, quy trình hai giai đoạn này đòi hỏi sự phối hợp hoạt động của cả hai thiết bị. Hơn nữa, khi áp suất trong bình chứa hydro giảm xuống dưới 5MPa, máy nén tại trạm tiếp nhiên liệu sẽ không hoạt động được, dẫn đến tỷ lệ sử dụng hydro thấp.
Ngược lại, các trạm sản xuất và tiếp nhiên liệu hydro tích hợp thể hiện hiệu quả vượt trội. Trong mô hình này, hydro từ quá trình điện phân có thể được nén trực tiếp từ khoảng 1,5 MPa lên 45 MPa bằng một máy nén màng duy nhất, giúp giảm đáng kể chi phí thiết bị và thời gian. Ngưỡng áp suất đầu vào thấp hơn (1,5 MPa so với 5 MPa) cũng cải thiện đáng kể khả năng sử dụng hydro.
Khi công nghệ điện phân phát triển, các trạm hydro tích hợp dự kiến sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn, thúc đẩy nhu cầu thị trường đối với máy nén màng có áp suất từ 1,5MPa đến 45MPa. Công ty chúng tôi sở hữu năng lực thiết kế và sản xuất toàn diện để cung cấp các giải pháp tùy chỉnh cho kịch bản ứng dụng này. Với tỷ lệ sản xuất hydro xanh ngày càng tăng, các trạm tích hợp dự kiến sẽ phát triển mạnh mẽ, mở rộng cả triển vọng ứng dụng của máy nén màng và danh mục sản phẩm của chúng tôi, đồng thời cung cấp các giải pháp tiếp nhiên liệu tiên tiến.
Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức trong việc phát triển các trạm hydro tích hợp và máy nén liên quan, bao gồm chi phí điện phân cao, phân loại hóa chất nguy hiểm của hydro và cơ sở hạ tầng hydro chưa hoàn thiện. Giải quyết hiệu quả những vấn đề này sẽ rất quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống năng lượng hydro tích hợp.
Thời gian đăng bài: 27/02/2025