Trong bối cảnh thế giới đang chạy đua tìm kiếm các giải pháp năng lượng sạch, hydro xanh nổi lên như một ứng cử viên sáng giá — nhưng chi phí sản xuất vẫn là rào cản lớn nhất. Hiện tại, chỉ khoảng 4% lượng hydro toàn cầu được sản xuất thông qua điện phân nước, phần còn lại vẫn phụ thuộc vào các quy trình khai thác từ nhiên liệu hóa thạch như khí tự nhiên, dầu mỏ và than đá — những quy trình thải ra lượng lớn CO₂.

XINTC B.V., một công ty có trụ sở tại Eerbeek, Hà Lan, vừa giới thiệu công nghệ điện phân kiềm thế hệ mới với tham vọng thay đổi cục diện đó. Thay vì sử dụng các kim loại đắt tiền như titan, niken hay chất xúc tác quý hiếm như iridium và bạch kim — vốn là tiêu chuẩn của các hệ thống điện phân truyền thống — XINTC đã xây dựng thiết kế dựa trên vật liệu polymer, giúp cắt giảm đáng kể chi phí nguyên liệu và đơn giản hóa quá trình sản xuất.

Các mô-đun lưu trữ hydro dạng mái vòm cung cấp giải pháp lưu trữ hydro an toàn ở áp suất thấp, với dung tích từ 150 m³ đến 10.000 m³ (nguồn: machinedesign.com)

Hành trình phát triển sản phẩm này kéo dài 12 năm. Kết quả là một mô-đun khí chuẩn hóa với kích thước 24 × 24 × 70 cm, bao gồm 102 lớp tế bào điện phân được xếp chồng lên nhau. Mỗi lớp hoạt động như một tế bào điện phân hoàn chỉnh, tích hợp điện cực, màng ngăn và các kênh dẫn lỏng — tất cả được kết nối bằng các mối hàn nhựa kín khí thay cho gioăng cao su và tấm kim loại truyền thống.

Điểm mấu chốt trong thiết kế này là công nghệ hàn rung — được phát triển qua nhiều năm hợp tác với Emerson và đội ngũ kỹ thuật tại Branson Ultrasonics. Việc hàn một chồng 102 lớp nhựa nhiệt dẻo đòi hỏi kiểm soát lực và rung động cực kỳ chính xác để không làm hỏng các mối hàn bên dưới. Mỗi mô-đun hoàn chỉnh chứa hàng trăm mối hàn kín, và theo Wilko van Kampen, CEO của XINTC, "mỗi mối hàn trong từng mô-đun đều thiết yếu cho hoạt động tin cậy và hiệu suất được bảo đảm của hệ thống."

Một lợi thế quan trọng khác là khả năng vận hành linh hoạt với nguồn điện tái tạo. Các hệ thống điện phân thông thường thường bị suy giảm hiệu suất khi phải liên tục khởi động và dừng theo chu kỳ gián đoạn của điện mặt trời hay gió, đòi hỏi thay thế linh kiện sau mỗi 3 đến 4 năm. Hệ thống của XINTC được thiết kế để xử lý chính xác những biến động đó mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ — các mô-đun được kiểm chứng đạt tối thiểu 100.000 chu kỳ chuyển đổi và hơn 87.500 giờ vận hành, tương đương ít nhất 10 năm sử dụng.

Về khả năng mở rộng, mỗi "phần hệ thống" gồm 30 mô-đun có thể chuyển đổi 150 kW điện danh định thành khoảng 20,5 kg hydro mỗi ngày với độ tinh khiết tối thiểu 99,5%. Bằng cách ghép nhiều phần lại với nhau, công suất sản xuất có thể được nâng lên đến 100 megawatt hoặc hơn — mở ra tiềm năng ứng dụng từ các lắp đặt nhỏ lẻ đến các cơ sở công nghiệp quy mô lớn.

Mô-đun khí Xintc (dạng stack) có công suất từ 5–6,5 kW (nguồn: machinedesign.com)

Trong bối cảnh nhu cầu hydro toàn cầu hàng năm ước tính khoảng 100 megaton và áp lực khử carbon ngày càng tăng, những đột phá về chi phí và độ bền như của XINTC có thể là mảnh ghép quan trọng để đưa hydro xanh từ tiềm năng thành hiện thực đại trà.