Đột phá điểm nghẽn ngành! Công nghệ lưu trữ hydro lỏng hữu cơ giải quyết thách thức trong ứng dụng vận tải thủy chạy bằng hydro

Ngày 10 tháng 6 năm 2026, vận tải đường thủy nội địa Trung Quốc đã đạt được đột phá công nghệ lớn trong quá trình chuyển đổi sang hydro xanh. Theo Ủy ban Khoa học và Công nghệ Thành phố Thượng Hải, tàu trình diễn đầu tiên trên thế giới với hệ thống động lực “động cơ đốt trong hydro + lưu trữ hydro hữu cơ lỏng”, được đồng phát triển thông qua R&D phối hợp do Huacan Ke Ship Technology (Shanghai) Co., Ltd. dẫn đầu cùng hàng chục tổ chức nghiên cứu và công nghiệp, đã chính thức khởi công và dự kiến hoàn thành thử nghiệm hạ thủy trong năm 2026. Việc triển khai dự án này đánh dấu đột phá thực chất đối với những thách thức lâu nay trong ứng dụng tàu chạy bằng hydro, và báo hiệu rằng vận tải thủy nội địa bằng hydro đã chính thức bước vào giai đoạn triển khai then chốt là thử nghiệm toàn tàu, máy thật.

Từ lâu, khâu lưu trữ và vận chuyển là nút thắt cốt lõi kìm hãm việc phổ biến và ứng dụng quy mô lớn của năng lượng hydro. Lưu trữ và vận chuyển hydro truyền thống chủ yếu dựa vào hai mô hình—lưu trữ bằng bình cao áp hoặc lưu trữ hydro lỏng siêu lạnh—không chỉ kéo theo chi phí xây dựng và vận hành cao, mà còn đòi hỏi các tiêu chuẩn kiểm soát an toàn cực kỳ nghiêm ngặt. Đặc biệt, thiết bị lưu trữ hydro thông thường trên tàu phải chịu điều kiện vận hành áp suất cao lên đến vài trăm atmốtphe, và khoản đầu tư cần thiết để xây dựng các trạm tiếp nhiên liệu hydro phụ trợ vượt xa so với các trạm nhiên liệu truyền thống. Chi phí cao và ngưỡng an toàn nghiêm ngặt đã hạn chế đáng kể việc triển khai và phổ cập năng lượng hydro trong các lĩnh vực giao thông như tàu thuyền, tạo ra thế tiến thoái lưỡng nan trong ngành là “khó khăn đưa hydro lên tàu”.

Công nghệ lưu trữ hydro hữu cơ lỏng được áp dụng trong lần triển khai này giải quyết cụ thể thách thức kép về an toàn và kinh tế trong lưu trữ và vận chuyển hydro hàng hải, xóa bỏ rào cản kỹ thuật chính để năng lượng hydro có thể phục vụ vận tải thủy nội địa quy mô lớn. Nguyên lý cốt lõi của công nghệ này là sử dụng phản ứng hóa học thuận nghịch để tích hợp hydro vào một vật liệu mang hữu cơ lỏng đặc biệt, cho phép lưu trữ an toàn và giải phóng hydro có kiểm soát. Trong quá trình vận hành tàu, môi chất lưu trữ hydro lỏng trên tàu có thể giải phóng hydro thông qua phản ứng tách hydro bằng nhiệt; sau đó động cơ đốt trong hydro tạo ra điện thông qua đốt cháy để sạc pin lithium trên tàu, và cuối cùng tàu được đẩy bởi động cơ điện. Logic vận hành tổng thể tương tự như xe điện hybrid, mang lại chế độ vận hành ổn định và hiệu quả.

Về hiệu suất an toàn, ưu điểm của công nghệ này đặc biệt nổi bật. Các thử nghiệm liên quan đến dự án cho thấy, cả trước và sau khi lưu trữ hydro, môi trường hữu cơ lỏng không có đặc tính dễ cháy và không thể bị đốt cháy bởi ngọn lửa trần thông thường. Theo Kỹ sư trưởng Huacan Ke Yuan Yi, môi trường lưu trữ hydro có đặc điểm không độc hại, không dễ bay hơi, cho phép hoàn tất quá trình lưu trữ và vận chuyển ở nhiệt độ và áp suất môi trường, không cần điều kiện vận hành đặc biệt như áp suất cao hay nhiệt độ thấp. Nó cũng có thể tương thích trực tiếp với các thiết bị tiếp nhiên liệu xăng và dầu diesel hiện có để triển khai tiếp nhiên liệu chung trạm, loại bỏ nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng mới quy mô lớn và giảm đáng kể chi phí xây dựng phụ trợ cho vận chuyển hydro.

Đồng thời, công nghệ này cải thiện đáng kể hiệu quả lưu trữ và vận chuyển hydro, đồng thời giảm chi phí ứng dụng hydro. Dữ liệu cho thấy, một xe tải hạng 30 tấn chở môi trường lưu trữ hydro lỏng có thể vận chuyển tới 1,5 tấn hydro mỗi chuyến, với hiệu suất vận chuyển gấp ba lần so với các mô hình lưu trữ hydro truyền thống. Dựa trên tính toán tổng hợp, tận dụng công nghệ lưu trữ và vận chuyển sáng tạo này, tổng chi phí vận chuyển hydro có thể giảm xuống mức tương đương với dầu diesel và các nhiên liệu hóa thạch truyền thống khác, phá vỡ hoàn toàn nút thắt của ngành về ứng dụng hydro giá cao.

Ở cấp độ tiếp nhiên liệu và vận hành, hệ thống năng lượng kiểu mới này thiết lập một hệ thống tiếp nhiên liệu tuần hoàn thuận tiện và hiệu quả. Tàu thuyền có thể trực tiếp thay thế môi trường lỏng đã khử hydro tại cảng và nạp lại môi trường chứa hydro mới để hoàn thành việc tiếp nhiên liệu nhanh chóng, trong khi môi trường đã cạn kiệt có thể được tái hydro hóa và tái chế để tái sử dụng. Chủ tịch Huacan Ke Wang Dafu cho biết, mô hình tiếp nhiên liệu này tương tự như logic hoán đổi pin của xe điện, thay thế pin thể rắn bằng môi trường lỏng để đáp ứng nhu cầu tiếp nhiên liệu cho hành trình đường dài của tàu thuyền. Hiện tại, Thượng Hải đã hoàn thành xây dựng các điểm tiếp nhiên liệu hydro-xăng chuyên dụng trên tuyến đường thử nghiệm; trong tương lai, sẽ dần hoàn thiện mạng lưới tiếp nhiên liệu địa phương và tiếp tục triển khai các trạm phụ trợ dọc theo các tuyến đường thủy nội địa.

Đáng chú ý, công nghệ này cho phép sử dụng năng lượng tuần hoàn hiệu quả cao. Toàn bộ hệ thống chỉ cần nhiệt độ vận hành khoảng 200°C để khử hydro, và nhóm R&D đã sáng tạo sử dụng nhiệt thải từ khí xả sinh ra trong quá trình vận hành động cơ đốt trong hydro để hoàn tất quá trình khử hydro, giảm thiểu đáng kể năng lượng đầu vào bổ sung, tránh lãng phí năng lượng và nâng cao hơn nữa hiệu suất sử dụng hydro trong toàn bộ quy trình.

Ông Lưu Văn Bác, điều tra viên cấp một của Ủy ban Khoa học và Công nghệ Thành phố Thượng Hải, cho biết lộ trình kỹ thuật đột phá “động cơ đốt trong hydro + lưu trữ hydro hữu cơ dạng lỏng”, dựa trên nền tảng nghiên cứu khoa học ban đầu vững chắc và đầu tư công nghệ, hoàn toàn phù hợp với chiến lược phát triển “các-bon kép” quốc gia. Giải pháp này kết hợp tính khả thi triển khai chín muồi với giá trị thương mại hóa, mang lại lộ trình mới khả thi cho quá trình chuyển đổi xanh và giảm phát thải các-bon của vận tải đường thủy nội địa, kỳ vọng dẫn dắt sự phát triển quy mô và chuẩn hóa của ngành tàu thủy chạy bằng hydro của Trung Quốc.