Máy tạo khí Hydro tại Thái Lan

Các mô hình sản xuất Hydro

Hydro được sử dụng trong công nghiệp có thể được sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau thông qua nhiều quy trình sản xuất hydro khác nhau như sau

1. Phân hủy nhiệt (Thermolysis)

Đây là phương pháp sản xuất hydro bằng cách sử dụng nước làm nguyên liệu và dùng nhiệt độ rất cao để phân tách nước thành:

• Ion hydro (H+)

• Ion oxy (O2-)

• Khí hydro (H2)

• Khí oxy (O2)

• Ion hydroxide (OH-)

Ngoài ra còn có thể tạo ra Hydrogen Peroxide (H2O2) và Hydroperoxyl. Tuy nhiên quá trình phân hủy này có hiệu suất thấp ngay cả ở nhiệt độ rất cao.

Trong ứng dụng công nghiệp, thiết bị và vật liệu sử dụng trong quá trình sản xuất phải chịu được nhiệt độ cực cao.

2. Quá trình quang xúc tác (Photocatalytic Process)

Đây là quá trình sản xuất hydro bằng cách sử dụng chất bán dẫn làm chất xúc tác quang học.

Các chất xúc tác này hấp thụ photon từ ánh sáng mặt trời để kích thích electron, làm cho nước bị tách thành khí hydro và khí oxy. Sau đó hydro sẽ được đưa qua quá trình tinh lọc.

Các chất xúc tác quang phổ biến gồm:

• Titanium Dioxide (TiO₂)

• Tungsten Oxide (WO₃)

• Platinum (Pt)

Hiệu suất của quá trình phụ thuộc vào:

• Cấu trúc tinh thể

• Tính chất bề mặt

• Diện tích bề mặt của chất xúc tác

Hạn chế của phương pháp này là chất xúc tác phải có khả năng chống ăn mòn trong nước.

3. Reforming khí Methane bằng hơi nước (Steam Methane Reforming)

Đây là phương pháp sản xuất hydro từ khí tự nhiên bằng cách sử dụng chất xúc tác niken (Nickel) ở nhiệt độ khoảng 500 – 1.000°C.

Sản phẩm chính là:

• Khí hydro (H₂)

• Carbon monoxide (CO)

Ngoài ra còn có các sản phẩm phụ như:

• Carbon dioxide (CO₂)

• Nước

• Khí methane

Phương pháp này không giúp giảm phát thải carbon nếu không kết hợp với công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (Carbon Capture).

4. Quy trình Steam-Iron

Đây là quá trình sản xuất hydro có độ tinh khiết cao thông qua phản ứng oxy hóa – khử của oxit sắt hoặc magnetite.

Ngoài hydro, quá trình này cũng tạo ra khí carbon dioxide.

5. Điện phân nước (Electrolysis)

Đây là phương pháp phổ biến để sản xuất hydro bằng cách cung cấp dòng điện một chiều vào các điện cực của tế bào điện hóa, tạo ra phản ứng oxy hóa và khử làm cho nước tách thành:

• Khí hydro

• Khí oxy

Quá trình điện phân nước cần điện áp cao hơn 1.229 volt.

Ưu điểm:

• Hydro có độ tinh khiết cao

• Không phát thải CO₂

Nhược điểm:

• Chi phí điện năng cao

6. Sản xuất Bio-Hydrogen

Đây là quá trình sản xuất hydro bằng phương pháp sinh học thông qua các vi sinh vật.

Nguyên liệu thường bao gồm:

• Nước

• Chất thải hữu cơ

• Sinh khối (biomass)

Quá trình có thể cần enzyme hoặc protein để xúc tác phản ứng.

Bio-hydrogen được chia thành hai loại:

• Quá trình sử dụng ánh sáng

• Quá trình không sử dụng ánh sáng

6.1 Sản xuất Hydro bằng quá trình lên men (Fermentation)

Hydro được tạo ra thông qua quá trình sinh hóa trong đó vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ bằng enzyme.

Có nhiều loại lên men khác nhau, ví dụ:

• Lên men quang hợp

• Lên men không quang hợp

Quá trình này thường xảy ra trong vi khuẩn kỵ khí.

6.2 Quang hợp (Photosynthesis)

Đây là phương pháp sản xuất hydro phổ biến trong tảo.

Quá trình sử dụng ánh sáng mặt trời để kích thích phân tách nước thành:

• Ion hydro

• Khí oxy

• Electron

Hạn chế chính của phương pháp này trong ứng dụng công nghiệp là chi phí sản xuất cao.

7. Tách khí bằng màng (Membrane Separation)

Đây là quá trình tách hỗn hợp khí bằng màng tổng hợp, ví dụ:

• Tách hydro khỏi hỗn hợp khí chứa nitrogen và methane

• Tách hydro trong quá trình lọc dầu

• Tách methane từ biogas

Thông thường quá trình này sử dụng màng polymer không xốp.

Việc tách khí dựa trên sự khác biệt về độ hòa tan và khả năng khuếch tán của từng loại khí.

Hydrogen Generator (Siam Water Flame)

Nguyên lý hoạt động của máy tạo khí Hydro

Máy tạo khí hydro hoạt động dựa trên quá trình điện phân nước.

Phân tử nước gồm:

• Hai nguyên tử hydro

• Một nguyên tử oxy

Khi dòng điện một chiều được truyền qua nước giữa cực dương và cực âm, nước sẽ bị tách thành:

• Khí hydro

• Khí oxy

Trong quá trình này, nước cần chứa chất điện giải (Electrolyte) như muối hoặc axit để giúp dẫn điện.

Công ty sản xuất Hydrogen tại Thái Lan

Công ty Siam Water Flame

Công ty Siam Water Flame là nhà sản xuất thiết bị tạo khí hydro tại Thái Lan với hơn 20 năm kinh nghiệm.

Công ty luôn nghiên cứu, cải tiến và phát triển công nghệ mới để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và theo kịp xu hướng công nghệ hiện đại.

Hệ thống Hydrogen Generator của Siam Water Flame sử dụng công nghệ điện phân nước (Electrolysis) để tạo ra khí hydro có độ tinh khiết cao, thân thiện với môi trường và phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp.