From Beijing with Love
Cháu đã lớn thế này rồi à. Lại đây chú ôm cái coi.
Vào ngày 20 tháng 3 năm 2025, Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Ulsan (UNIST) của Hàn Quốc đã công bố một bước tiến đột phá trong lĩnh vực năng lượng nhiệt hạch, hợp tác cùng Đại học Soongsil và Viện Helmholtz của Đức. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu xốp mới, thuộc nhóm khung hữu cơ kim loại (MOF), giúp đơn giản hóa đáng kể việc tách deuterium – một bước quan trọng trong sản xuất năng lượng nhiệt hạch. Dưới đây là chi tiết về phát minh này và ý nghĩa của nó.
Vật liệu MOF mới cho phép tách deuterium (D₂) khỏi hydro (H₂) ở nhiệt độ -153℃, cải thiện đáng kể so với các phương pháp cũ yêu cầu nhiệt độ dưới -193℃. Trước đây, việc tách deuterium đòi hỏi quy trình chưng cất ở nhiệt độ siêu thấp, tiêu tốn nhiều năng lượng và cần cơ sở hạ tầng chuyên biệt. Với MOF, quá trình này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn tăng hiệu suất tách, mở ra tiềm năng thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch.
Điểm nổi bật là nhiệt độ hoạt động -153℃ cao hơn điểm ngưng tụ của khí tự nhiên hóa lỏng (LNG, -162℃). Điều này đồng nghĩa với việc các nhà máy LNG hiện có – vốn phổ biến trong ngành công nghiệp năng lượng – có thể được tận dụng trực tiếp để tách deuterium mà không cần đầu tư lớn vào cơ sở mới. Giáo sư Oh Hyun-chul từ UNIST nhấn mạnh: “So với phương pháp chưng cất siêu thấp truyền thống, cách này tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều mà vẫn đạt hiệu suất cao. Việc tích hợp vào các cơ sở LNG hiện tại mang ý nghĩa công nghiệp to lớn.”
Năng lượng nhiệt hạch mô phỏng quá trình sản xuất năng lượng của Mặt Trời, hợp nhất deuterium thành heli để tạo ra năng lượng khổng lồ với lượng chất thải phóng xạ tối thiểu và không phát thải carbon. Deuterium, một đồng vị của hydro, có thể được chiết xuất từ nước biển, khiến nhiệt hạch trở thành nguồn năng lượng gần như vô hạn. Các quốc gia như Hàn Quốc đặt mục tiêu thương mại hóa nhiệt hạch vào thập niên 2040-2050, và phát minh này có thể đẩy nhanh tiến trình đó.
Hiện tại, tách deuterium là một thách thức lớn do sự tương đồng vật lý giữa D₂ và H₂, đòi hỏi kỹ thuật phức tạp và tốn kém. MOF mới của UNIST giải quyết vấn đề này bằng cách tận dụng cấu trúc xốp đặc biệt, cho phép phân tách hiệu quả ở điều kiện ít khắc nghiệt hơn. Giáo sư Oh giải thích: “Nhiệt độ hoạt động cao hơn điểm ngưng tụ LNG có nghĩa là chúng ta có thể tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có, giảm bớt rào cản kỹ thuật và kinh tế. Đây là bước ngoặt để đưa nhiệt hạch từ phòng thí nghiệm ra thị trường.”
Vật liệu MOF mới cho phép tách deuterium (D₂) khỏi hydro (H₂) ở nhiệt độ -153℃, cải thiện đáng kể so với các phương pháp cũ yêu cầu nhiệt độ dưới -193℃. Trước đây, việc tách deuterium đòi hỏi quy trình chưng cất ở nhiệt độ siêu thấp, tiêu tốn nhiều năng lượng và cần cơ sở hạ tầng chuyên biệt. Với MOF, quá trình này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn tăng hiệu suất tách, mở ra tiềm năng thương mại hóa năng lượng nhiệt hạch.
Điểm nổi bật là nhiệt độ hoạt động -153℃ cao hơn điểm ngưng tụ của khí tự nhiên hóa lỏng (LNG, -162℃). Điều này đồng nghĩa với việc các nhà máy LNG hiện có – vốn phổ biến trong ngành công nghiệp năng lượng – có thể được tận dụng trực tiếp để tách deuterium mà không cần đầu tư lớn vào cơ sở mới. Giáo sư Oh Hyun-chul từ UNIST nhấn mạnh: “So với phương pháp chưng cất siêu thấp truyền thống, cách này tiêu thụ ít năng lượng hơn nhiều mà vẫn đạt hiệu suất cao. Việc tích hợp vào các cơ sở LNG hiện tại mang ý nghĩa công nghiệp to lớn.”
Năng lượng nhiệt hạch mô phỏng quá trình sản xuất năng lượng của Mặt Trời, hợp nhất deuterium thành heli để tạo ra năng lượng khổng lồ với lượng chất thải phóng xạ tối thiểu và không phát thải carbon. Deuterium, một đồng vị của hydro, có thể được chiết xuất từ nước biển, khiến nhiệt hạch trở thành nguồn năng lượng gần như vô hạn. Các quốc gia như Hàn Quốc đặt mục tiêu thương mại hóa nhiệt hạch vào thập niên 2040-2050, và phát minh này có thể đẩy nhanh tiến trình đó.
Hiện tại, tách deuterium là một thách thức lớn do sự tương đồng vật lý giữa D₂ và H₂, đòi hỏi kỹ thuật phức tạp và tốn kém. MOF mới của UNIST giải quyết vấn đề này bằng cách tận dụng cấu trúc xốp đặc biệt, cho phép phân tách hiệu quả ở điều kiện ít khắc nghiệt hơn. Giáo sư Oh giải thích: “Nhiệt độ hoạt động cao hơn điểm ngưng tụ LNG có nghĩa là chúng ta có thể tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có, giảm bớt rào cản kỹ thuật và kinh tế. Đây là bước ngoặt để đưa nhiệt hạch từ phòng thí nghiệm ra thị trường.”
