5 khó khăn trong phát triển hydro, "mỏ vàng" tỷ USD thay thế dầu mỏ

Đầu tiên, liên quan tới khâu sản xuất: Dù gần đây, các nhà khoa học đã tìm ra cách tạo ra hydro thông qua quá trình điện phân nước, phương pháp này vẫn chưa chứng minh được tính hiệu quả cao đối với môi trường khi cần nguồn điện đầu vào rất lớn trong khi điện hiện vẫn được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu không tái tạo.

Thứ hai, khâu lưu trữ và vận chuyển: Hydro sở hữu mật độ năng lượng cao, khiến cho công tác bảo quản và vận chuyển phức tạp hơn so với các dạng nhiên liệu thông thường như khí đốt và xăng.

Hydro cần được nén hoặc hóa lỏng, qua đó tiêu tốn nhiều hơn năng lượng và chi phí. Cơ sở hạ tầng vận chuyển và lưu trữ hydro cũng chưa quá phát triển như các loại nhiên liệu truyền thống. 

Thứ ba, cơ sở hạ tầng phân phối hydro vẫn còn hạn chế: Số lượng các trạm tiếp hydro hiện chưa nhiều. Đây là thách thức lớn nhất đối với các phương tiện đang sử dụng hydro là nguyên liệu chính, khiến cho loại hình phương tiện này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi dù nhiên liệu hydro sở hữu tiềm năng to lớn. Việc phát triển hệ thống cơ sở hạ tầng phân phối đòi hỏi lượng vốn đầu tư lớn cũng như thời gian dài thực hiện.

Thứ tư, vấn đề rủi ro an toàn: Hydro là một chất dễ cháy. Dù hệ thống bảo quản và vận chuyển được thiết kế nhằm đảo bảo mức độ an toàn cao nhất, vẫn tồn tại những rủi ro cháy nổ đối với dạng nhiên liệu này.

Thứ năm, chi phí cao: Quá trình sản xuất ra hydro thường có chi phí cao hơn so với các dạng năng lượng khác do trải qua rất nhiều công đoạn. Trong khi đó, các tấm năng lượng hydro tương đối đắt đỏ khi quá trình chế tạo và vận hành phải sử dụng tới các nguyên liệu trung gian hiếm như platinum.

Nhiều nghiên cứu đang được thực hiện nhằm tìm kiếm ra các giải pháp hợp lý hơn nhưng chi phí cao hiện vẫn là rào cản khiến nhiên liệu hydro chưa được chấp nhận rộng rãi.

Cuối cùng là hiệu năng: Quá trình chuyển đổi năng lượng sử dụng nhiên liệu hydro kém hiệu quả hơn so với các tấm pin sạc thông thường, vốn đang được sử dụng rộng rãi trên các dòng xe chạy điện. Lý do là bởi chu trình sản xuất, bảo quản và chuyển đổi từ hydro sang điện bao gồm rất nhiều bước, khiến cho lượng năng lượng thất thoát tăng cao.

Dù còn tồn tại không ít hạn chế, quá trình nghiên cứu và phát triển năng lượng hydro vẫn đang được gấp rút triển khai nhằm khắc phục những tồn tại hiện hữu. 

Trong khâu sản xuất, các dạng năng lượng tái tạo như mặt trời, gió hoặc thủy năng đang được ứng dụng nhằm giảm thiểu tác động môi trường trong quá trình sản xuất hydro. Các phương pháp sản xuất mới cũng đang được chú trọng nghiên cứu và đầu tư như tế bào hóa học điện quang (photoelectrochemical cells) hoặc tế bào điện phân vi sinh (microbial electrolysis cells).

Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đang tìm cách cải thiện mức độ hiệu quả cũng như khả năng gia tăng quy mô của những phương pháp chế tạo hydro nhằm kéo giảm chi phí sản xuất.

Các công nghệ lưu trữ hiện hữu như nén hoặc hóa lỏng cần được đầu tư cải thiện hơn nữa về mặt hiệu quả và mức độ an toàn. Bên cạnh đó, giải pháp bảo quản mới (nếu có) cũng cần được chú trọng.

Một hệ thống đường ống dẫn hydro rộng khắp giống như dầu thô hoặc khí đốt cũng cần được triển khai nhằm kéo giảm chi phí vận chuyển. Các chính sách hỗ trợ nhằm đẩy nhanh tốc độ phát triển cơ sở hạ tầng sản xuất, bảo quản, phân phối cũng cần được các chính phủ ban hành.

Để bảo đảm tính an toàn trong quá trình sản xuất, bảo quản và phân phối, một bộ quy tắc hướng dẫn và tiêu chuẩn an toàn cần được xây dựng nhằm chuẩn hóa quy trình, tránh gây ra các sự việc không đáng có.

Các công nghệ giúp phát hiện sớm rủi ro tai nạn cũng cần được nghiên cứu phát triển. Công tác đào tạo nhằm nâng cao nhận thức về mức độ an toàn khi sử dụng nhiên liệu hydro cũng nên được chú trọng.

Bằng cách vượt qua những rào cản nói trên thông qua sự kết hợp của tiến bộ khoa học kỹ thuật, chính sách hỗ trợ và quyết tâm đầu tư lớn, nhiên liệu hydro sẽ sớm phát huy đúng tiềm năng của mình qua đó góp phần đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng, hiện thực hóa mục tiêu trung hóa khí nhà kính mà toàn thế giới đang hướng tới.