Có thể đảo lộn cục diện năng lượng thế giới
Â
 |
 |
Nói vá» "tạp chất" bà hiểm nà y, ông Phạm Việt Hùng, nghiên cứu chuyên ngà nh hóa há»c từ ÄH Ulsan (Hà n Quốc), chia sẻ trên blog cá»§a GS Nguyá»…n Äăng Hưng: “Xem video clip vỠ“máy phát Ä‘iện chạy bằng nước†em thấy rằng lượng hydro sinh ra nhiá»u đến mức là m nước sôi sùng sục như thế thì có 2 khả năng là bá»™t kim loại như nhôm (Al), kẽm (Zn), magnesium (Mg) hoặc sắt (Fe) phản ứng vá»›i acid hoặc baze; hoặc metal hydride như LiAlH4 hoặc NaBH4. (2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2; 2Al + 2NaOH + 2H2O -> 2NaAlO2 + 3H2; NaBH4 + H2O -> NaBO2 + 4H2). Theo thông tin GS Hưng cung cấp là nhiệt độ trong bình nước khoảng 50-60 độ C thì em nghiêng vá» giả thuyết “chất xúc tác bà ẩn†là bá»™t kim loại phản ứng vá»›i acid hoặc bazeâ€.
CÅ©ng trên blog cá»§a GS Nguyá»…n Äăng Hưng còn có chia sẻ cá»§a TS Giáp Văn Dương từ Singapore: Theo những thông tin đã có, gần như chắc chắn “hóa chất bà hiểm đó†là há»—n hợp cá»§a than hoạt tÃnh và chất khá» NaBH4. Váºy khi cho và o nước sẽ có phản ứng sau: NaBH4+2H2O = NaBO2+4H2.
|
 |
|
Â
GS Hưng viết: "Sau khi bà i thuyết trình cá»§a TS Khê kết thúc, tôi phát biểu nêu rõ tầm quan trá»ng cá»§a sáng chế, nó có thể đảo lá»™n cục diện năng lượng cá»§a thế giá»›i. Bởi váºy việc thẩm định nghiêm túc là tối cần thiết. Trước tiên tôi yêu cầu TS Khê phân biệt là trong sáng chế có hai vấn Ä‘á»: vấn đỠkhoa há»c và vấn đỠcông nghệ. Công nghệ có bà quyết và việc giữ kÃn bà máºt công nghệ là việc tá»± nhiên, tôi sẽ không tò mò tìm hiểu ở đây. Cái mà tôi mong TS Khê giải thÃch cùng cá» tá»a là khÃa cạnh khoa há»c cá»§a sáng chế. KhÃa cạnh khoa há»c luôn luôn phải công khai minh bạch đối vá»›i công chúng đặc biệt các chuyên gia… và tôi mong má»i TS Khê sẽ trả lá»i tôi trên tinh thần khoa há»c". Nhưng rồi TS Khê đã không giải thÃch phần quan trá»ng nhất cá»§a sáng chế là việc tách nguyên tá» hydro (H2) ra khá»i phân tá» nước (H2O).
GS Hưng đã đặt thẳng câu há»i: "Chất có can dá»± việc tách H2 từ nước là chất gì, chất xúc tác có ghi trên biểu đồ hay chất khá»?". TS Khê khẳng định: "Äó là chất xúc tác". GS Hưng phản đối ngay: "Nếu quả như thế thì ở đây nguyên lý cÆ¡ bản cá»§a khoa há»c, nguyên lý bảo toà n năng lượng bị vi phạm. Lấy ở đâu ra năng lượng 285,83 kJ/phân tá» nước để có phản ứng hóa há»c: 2H2O + 2×285,83kJ → 2H2 + O2". Sau mấy phút giằng co qua lại, TS Khê đã phải công nháºn đây là má»™t “tạp chất†có tham dá»± và o phản ứng phân tá».
Ông viết tiếp: “Cái “tạp chất†có khả năng tách hydro ra khá»i nước đã cà ng trở thà nh má»™t chất bà hiểm ly kỳ bá»™i phần. Tôi nhìn tác dụng cá»§a chất ấy và o nước vá»›i hydro nổi lên sá»§i bá»t như nước Ä‘ang sôi vá»›i biết bao câu há»i…! Tôi thỠđưa tay sá» và o bình chứa. Bình có nhiệt độ nóng khoảng 50-60 độ C. Như váºy, năng lượng phát sinh chẳng những đủ cho phản ứng phân ly cá»§a nước mà còn dư ra có thể Ä‘un nóng bình chứa! Như váºy từ bao lâu nay tại sao không nghÄ© đến việc Ä‘o đạc sá»± thay cá»§a khối lượng “tạp chất†ấy trong quá trình phát ra Ä‘iện?â€.
GS Hưng cÅ©ng đặt nghi vấn: “Bóng Ä‘iện tắt ngay khi cá»™ng tác viên cá»§a TS Khê bẻ cong ống dẫn không cho hydro chạy và o bình phát Ä‘iện chạy bằng pin nhiên liệu. Tại sao đèn tắt nhanh như váºy, như trá»±c tiếp báºt lên rồi tắt Ä‘i qua công tắc Ä‘iện, thá»i gian trá»… gần như không có?... Má»™t cái gì lạ lùng chưa có câu giải thÃch...".
Trao đổi vá»›i Thanh Niên chiá»u 13.3, TS Nguyá»…n Chánh Khê khẳng định có đến 2 chất bà máºt chứ không phải má»™t chất. Ông nói: "Nếu trao đổi thông tin vá» khoa há»c thì tôi sẽ trao đổi thẳng thắn, nhưng sẽ không bao giá» tiết lá»™ các chất bà máºt nà y". Ông cÅ©ng cho biết, sáng chế đã được mang Ä‘i đăng ký bảo há»™ trong nước, Mỹ, châu Âu.
Äiá»u quan trá»ng - theo TS Khê - là ông hoà n toà n chá»§ động công nghệ, từ các chất xúc tác, phân tá» xúc tác và má»™t số bá»™ pháºn khác Ä‘á»u tá»± chế tạo. Má»i việc Ä‘ang thuáºn buồm xuôi gió. Trong vòng 3 tháng tá»›i, sẽ có thiết kế cÆ¡ bản cho sản phẩm máy phát Ä‘iện chạy bằng nước, vá»›i mục Ä‘Ãch chÃnh là có sản phẩm ra Ä‘á»i để phục vụ cho đồng bà o vùng sâu, vùng hải đảo xa xôi chưa có Ä‘iện.
TS Khê cÅ©ng cho biết có nhiá»u nhà khoa há»c từ Mỹ, Nháºt Bản, Äức, Pháp... đã gá»i email chia sẻ và chúc mừng vá» công trình nghiên cứu nà y.
 Bóng đèn 50W láºp tức cháy sáng chỉ sau hÆ¡n 1 phút váºn hà nh - Ảnh: Mai Vá»ng
|
Sẽ thỠnghiệm
Â
 |
 |
 |
Vá» phương diện khoa há»c, tuy chưa được biết chất rắn cấu trúc nano là chất gì, song vẫn có thể nói rằng tìm ra được má»™t chất má»›i phản ứng vá»›i nước tạo ra hydro trên má»™t quy mô đáng kể là má»™t kết quả khoa há»c lý thú đáng trân trá»ng
|
 |
 |
Viện sĩ Nguyễn Văn Hiệu
|
 |
|
Â
Viện sÄ© Nguyá»…n Văn Hiệu, Chá»§ tịch Há»™i đồng khoa há»c ngà nh Khoa há»c váºt liệu Viện Khoa há»c - Công nghệ Việt Nam, sau khi nghe TS Khê trình bà y tại há»™i thảo, đã có kết luáºn rằng kết quả khoa há»c chÃnh cá»§a công trình nà y là tìm ra má»™t phương pháp má»›i để tạo ra hydro từ nước, sau đó sá» dụng hydro là m nhiên liệu để phát Ä‘iện. Äây không phải là việc là m ra má»™t máy phát Ä‘iện chạy bằng nước.
Tác giả đã tạo ra được má»™t chất rắn mà theo báo cáo là có cấu trúc nano. Khi chất rắn nà y phản ứng vá»›i nước thì sẽ xảy ra má»™t phản ứng hóa há»c tạo ra hydro. Năng lượng cần thiết để tách hydro từ nước là năng lượng có sẵn trong chất rắn cấu trúc nano. Không có sá»± vi phạm định luáºt bảo toà n năng lượng.
Sau khi xảy ra phản ứng hóa há»c, chất rắn cấu trúc nano không còn nữa, mà sẽ xuất hiện các chất khác. Do đó tác giả má»›i phải “tái chế†lại chất rắn cấu trúc nano gây ra phản ứng. Bà quyết công nghệ nằm ở khâu chế tạo chất rắn cấu trúc nano.
Viện sÄ© Nguyá»…n Văn Hiệu cho rằng, trước khi đăng ký xong quyá»n bảo há»™ sở hữu trà tuệ vá»›i cÆ¡ quan có thẩm quyá»n, phải giữ bà máºt vá» chất rắn cấu trúc nano. Vá» phương diện khoa há»c, tuy chưa được biết chất rắn cấu trúc nano là chất gì, song vẫn có thể nói rằng tìm ra được má»™t chất má»›i phản ứng vá»›i nước tạo ra hydro trên má»™t quy mô đáng kể là má»™t kết quả khoa há»c lý thú đáng trân trá»ng.
Viện sÄ© Nguyá»…n Văn Hiệu đỠxuất: Trong khi chỠđợi cÆ¡ quan bảo há»™ quyá»n sở hữu trà tuệ ở Mỹ và Cục Sở hữu trà tuệ (Bá»™ Khoa há»c - Công nghệ) xem xét bản đăng ký cá»§a TS Nguyá»…n Chánh Khê, SHTP hoặc Sở Khoa há»c -Công nghệ TP cần cấp kinh phà cho TS Nguyá»…n Chánh Khê tiếp tục nghiên cứu để hoà n thiện công nghệ và chế tạo ra má»™t máy phát Ä‘iện hoạt động theo phương pháp má»›i.
SHTP sẽ chạy thá» máy phát Ä‘iện nà y má»™t cách liên tục để kiểm tra sá»± ổn định cá»§a quá trình phát Ä‘iện trong má»™t thá»i gian dà i và ước tÃnh hiệu quả kinh tế, vá»›i Ä‘iá»u kiện vẫn giữ được bà máºt công nghệ.
 TS Nguyá»…n Chánh Khê (trái) và GS Nguyá»…n Äăng Hưng - Ảnh: Mai Vá»ng
|
Chất xúc tác hay chất kh�
Công trình cá»§a TS Nguyá»…n Chánh Khê vá» pin nhiên liệu từ phản ứng phân há»§y nước có hai phần (A) phân há»§y nước tạo hydrogen và oxygen, sau đó (B) hydrogen và oxygen tái hợp thông qua thiết bị dùng để chuyển hóa năng lượng hóa há»c thà nh Ä‘iện năng.
Giai Ä‘oạn (B) khá quen thuá»™c và được thừa nháºn nên ta không bà n luáºn. Giai Ä‘oạn (A) là má»™t thách thức lá»›n cá»§a cá»™ng đồng khoa há»c vá»›i câu há»i vá» hiệu suất và tÃnh kinh tế. Nếu giải quyết được khó khăn nà y, câu há»i cá»§a con ngưá»i vá» năng lượng sạch và má»™t loạt các ứng dụng mang tÃnh cách mạng sẽ được giải quyết.
Tranh cãi từ công trình nghiên cứu cá»§a TS Khê là liệu chất xúc tác mà ông đã sá» dụng là gì mà sá»± tạo thà nh hydrogen (hay hiệu suất quá trình) lại mãnh liệt như váºy. Äó có tháºt là chất xúc tác hay không, hay chỉ là má»™t chất khá» thông thưá»ng như cách trả lá»i láºp lá» cá»§a TS Khê. Dưới đây chúng tôi phân tÃch và i khÃa cạnh đơn giản cho câu há»i nà y.
Có hai vấn đỠcần chú ý trong phản ứng phân há»§y nước thà nh hydrogen và oxygen: hiệu ứng nhiệt và tốc độ phản ứng. Số liệu trong sổ tay (Lange’s Handbook of Chemistry, John A.Dean, trang 639) cho thấy để tạo được 2 (gram) hydrogen thì cần cung cấp 293 kJ (tức là lượng nhiệt để Ä‘un khoảng 700 gram nước cho tá»›i sôi) theo phản ứng hóa há»c dưới đây.
H2O → H2 + ½O2 , ∆H0 = 293 (KJ/mol)
Váºy đây là má»™t phản ứng thu nhiệt, đòi há»i phải cung cấp năng lượng thì má»›i xảy ra, ta gá»i đây là sá»± cản trở nhiệt động.
Ngoà i rà o cản nhiệt động, còn có rà o cản động há»c; rà o cản nhiệt động quyết định hiệu suất quá trình phân há»§y, trong khi rà o cản động há»c quyết định tốc độ quá trình phân há»§y. Hình dưới minh há»a ảnh hưởng cá»§a chất xúc tác giúp hạ thấp rà o cản động há»c. Váºy xúc tác trong trưá»ng hợp nà y giúp tăng tốc độ quá trình, nhưng không thay đổi rà o cản nhiệt động. Äiá»u nà y có nghÄ©a là phản ứng nà y dù cho có chất xúc tác hiệu quả nhất thì cÅ©ng vẫn cần nguồn năng lượng ngoà i để vượt qua cản trở nhiệt động (293 kJ/mol). Thêm nữa, chất xúc tác vá» nguyên tắc không bị tiêu thụ hoặc phân há»§y trong quá trình phản ứng; và thưá»ng chỉ sá» dụng hà m lượng nhá» chất xúc tác trong các phản ứng.
Trong thiên nhiên, lá cây phân tÃch nước dùng nguồn năng lượng mặt trá»i vá»›i chất xúc tác diệp lục. Trong quá khứ, nguồn năng lượng ngoà i thưá»ng sá» dụng trong lÄ©nh vá»±c nà y cÅ©ng là quang năng trong các pin mặt trá»i (solar cell) vá»›i chất xúc tác là TiO2; cưá»ng độ ánh sáng cần hấp thu phải đủ lá»›n để sản xuất Ä‘iện; nhưng ngay cả trong Ä‘iá»u kiện lý tưởng hiệu suất cÅ©ng không quá 15%. Công trình gần đây cá»§a S.Y.Reece và cá»™ng sá»± (S.Y.Reece, et al., Science, 334 (2011) 645-648) đăng trên Science - má»™t tạp chà khoa há»c uy tÃn hà ng đầu thế giá»›i, vá» phân há»§y nước trên mà ng má»ng (thin film) cho thấy: Äể phản ứng sinh ra hydrogen chỉ ở mức sá»§i bá»t khà lăn tăn thì cần má»™t nguồn tá» ngoại mạnh chiếu và o hệ thống.
Như váºy, sá»± phân tÃch nước không những cần chất xúc tác để giảm hà ng rà o năng lượng hoạt hóa, mà còn cần nguồn năng lượng ngoà i để thúc đẩy phản ứng vượt qua rà o cản nhiệt động. Nếu không có nguồn năng lượng ngoà i thì quá trình xảy ra không phải là quá trình phân tÃch nước hữu Ãch như đã được đỠcáºp. Theo cách trình bà y và láºp luáºn trình bà y trên các phương tiện truyá»n thông, nguồn năng lượng ngoà i gần như không được đỠcáºp đến. Chất “xúc tác†mà TS sá» dụng tuyệt đối không thể là má»™t chất xúc tác nữa nếu nó đảm nháºn luôn vai trò vượt qua rà o cản nhiệt động.
Giản đồ minh há»a các hiệu ứng năng lượng cá»§a phản ứng phân há»§y nước có và không có xúc tác
|
Phạm Quốc Bá»u
(Nghiên cứu viên ở Viện Khoa há»c công nghệ và tÃnh toán TP.HCM tổng hợp dưới sá»± hướng dẫn cá»§a GS-TS Trương Nguyện Thà nh, giáo sư cá»§a Äại há»c Utah (Mỹ) kiêm Giám đốc khoa há»c cá»§a Viện Khoa há»c công nghệ và tÃnh toán TP.HCM).
|