48 DẦU KHÍ - SỐ 12/2021 NĂNG LƯỢNG MỚI TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số 12 - 2021, trang 48 - 64 ISSN 2615-9902 1. Giới thiệu Hydrogen được xem là nguyên tố then chốt trong việc chuyển đổi năng lượng trên thế giới. Hydrogen có thể sử dụng trực tiếp ở dạng tinh khiết hoặc là cơ sở để tổng hợp nhiên liệu hydrogen dạng lỏng, khí như methane tổng hợp hoặc diesel tổng hợp cũng như cho các chất mang năng lượng khác như ammonia (NH 3 ). Hiện nay, hydrogen được sử dụng công nghiệp chủ yếu trong các nhà máy lọc dầu và sản xuất ammonia; sản xuất methanol, sản xuất thép cũng như các hóa chất khác [1]. Trong lĩnh vực dân dụng, hydrogen được sử dụng trong các ứng dụng dựa trên pin nhiên liệu gọi là hệ thống kết hợp sưởi và điện (CHP - combined heat and power). Công nghệ màng điện phân proton (PEMFC - proton exchange membrane fuel cells) và pin nhiên liệu oxide rắn (SOFC - solid oxide fuel cells) thường được sử dụng nhất. Cả 2 pin nhiên liệu trong CHP đều có thể được điều khiển bằng nhiệt hoặc điện và có thể được triển khai dưới dạng CHP nhỏ hoặc vi mô do kích thước nhỏ gọn của chúng. Nhiên liệu cho PEMFC là hydrogen nguyên chất trực tiếp. Nhiên liệu cho SOFC có thể là hydrogen, khí tự nhiên, khí sinh học hoặc hỗn hợp của chúng. Quá trình chuyển hóa thành hydrogen diễn ra bên trong thiết bị SOFC. Nếu nhiệt tạo ra có nhiệt độ đủ lớn, hệ thống này cũng có thể cung cấp khả năng làm mát thông qua quá trình hấp phụ. Trong lĩnh vực giao thông vận tải, hydrogen đặc biệt quan trọng trong việc giảm thiểu phát thải khí CO 2 và cung cấp lượng năng lượng lớn. Các phương tiện sử dụng pin nhiên liệu (FCEV- fuel cell electric vehicle) như: xe bus, xe chở khách đường dài và xe lửa, các phương tiện tàu thủy là những ứng dụng lớn của hydrogen trong tương lai. Hydrogen được sử dụng để sản xuất điện vì có thể được chuyển đổi thành điện năng bằng quá trình đốt cháy hoặc nhờ pin nhiên liệu. Quá trình đốt cháy hydrogen trực tiếp có thể diễn ra trong động cơ đốt trong (ví dụ trong các loại ô tô và turbine). Sản xuất điện dựa trên pin nhiên liệu chủ yếu được triển khai dưới dạng hệ thống cung cấp điện liên tục vào lưới điện cũng như cung cấp nguồn điện dự phòng độc lập. Bài báo giới thiệu các tiến bộ mới nhất trong công nghệ ứng dụng hydrogen thân thiện với môi trường cho các ngành giao thông vận tải, công nghiệp và sản xuất điện; các rào cản về công nghệ, an toàn và chấp Ngày nhận bài: 29/10/2021. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 29/10 - 17/11/2021. Ngày bài báo được duyệt đăng: 29/11/2021. CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG HYDROGEN VÀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG THÔNG MINH THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG Nguyễn Văn Như 1 , Trương Như Tùng 2 , Đinh Văn Thịnh 3 , Nguyễn Việt Anh 4 1 Viện Nghiên cứu Năng lượng và Khí hậu, Trung tâm Nghiên cứu Khoa học và Kỹ thuật Juelich, Đức 2 Viện Dầu khí Việt Nam 3 Senior Experten Service (SES), Bonn, Đức 4 Siemens Energy AG, Đức Email: nguyen3vannhu@yahoo.com https://doi.org/10.47800/PVJ.2021.12-05 Tóm tắt Biến đổi khí hậu và sự cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch là nguyên nhân chính khiến các quốc gia trên thế giới xây dựng và triển khai chiến lược chuyển dịch năng lượng. Là nhiên liệu đốt sạch (chỉ tạo ra hơi nước), hydrogen sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng hóa thạch sang sử dụng năng lượng không phát thải CO 2 . Bài báo giới thiệu tiến bộ về công nghệ ứng dụng hydrogen trong giao thông vận tải, công nghiệp và sản xuất điện; các thách thức về công nghệ và an toàn hydrogen, rào cản trong nhận thức của xã hội và đề xuất kiến nghị nhằm phát triển công nghệ hydrogen và hệ thống năng lượng thông minh thân thiện với môi trường. Từ khóa: Ứng dụng hydrogen, pin nhiên liệu, giao thông vận tải, sản xuất điện, hệ thống năng lượng thông minh.