Đã qua rồi thời giả kim thuật

Tiêu đề được đặt lại từ bài Phỏng vấn TS Giáp Văn Dương trên Tiền phong

TP – Sáng chế máy phát điện chạy bằng nước lã của TS Nguyễn Chánh Khê (công bố ngày 14-1 tại Khu Công nghệ cao TPHCM) bị một nhà khoa học phủ nhận tính xác thực. Bản đầy đủ được đăng tải trên blog Giáp Văn, bản đăng trên Tiền phong lược bớt nhiều phần.


Trước thềm hội thảo ngày 9-3 về sáng chế này, Tiền Phong có cuộc trao đổi với TS Giáp Văn Dương, Đại học Quốc gia Singapore.

TS Giáp Văn Dương: “Một ngày kia, điện thương phẩm từ nước lã có thể thành hiện thực, nhưng hiện giờ thì chưa thể”. (Ảnh: Tiền phong)

Nếu đúng, sẽ cứu vớt nhân loại

Thưa ông, sáng chế máy phát điện chạy bằng nước của, nếu được đánh giá là đúng, có ý nghĩa thế nào?

Nếu thông tin về sáng chế “máy phát điện chạy nước” được báo chí đưa tin hơn hai tháng qua cũng như phần giới thiệu về sáng chế do đích thân TS. Nguyễn Chánh Khê trình bày là đúng, thì đây là một sự kiện khoa học chấn động thế giới. Hệ quả của nó có thể tóm tắt như sau:

-Sự thiếu hụt năng lượng sẽ được giải quyết. Từ nay, các động cơ, các máy phát điện sẽ sử dụng nước làm nhiên liệu thay vì dầu mỏ, than đá – tức các nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt.

-Nạn ô nhiễm môi trường do khí thải của việc đốt nhiên liệu sẽ được khắc phục, vì sản phẩm của quá trình này là nước, một chất không gây ô nhiễm. Cũng vì lẽ đó, hiện tượng biến đổi khí hậu, trái đất nóng lên cũng sẽ được giải quyết, vì việc sử dụng nước làm nhiên liệu không thải ra khí CO2, tác nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính. Nghị định thư Kyoto về cắt giảm khí thải, và các vòng đàm phán căng thẳng để đưa nghị định này vào hiện thực, như các vòng đám phán liên tục của Liên Hiệp Quốc mà gần đây nhất là ở Nam Phi tháng 11/2011 bỗng chốc trở thành không cần thiết nữa

-Chiến tranh, xung đột vì tranh chấp nguồn năng lượng cũng bị loại bỏ. Các dân tộc sẽ chung sống hòa bình và không cần phải lo lắng đến việc cạnh tranh nguồn năng lượng nữa. Sản phẩm của quá trình cũng chính là nước nên cứ thế quay vòng mãi.

Vậy nếu là đúng thì đó là một sáng chế mang tầm “cứu vớt nhân loại”.

Hình như nhân loại bắt đầu nhận biết được khả năng có thể sản xuất điện từ nước lã cách đây 40 năm. Chừng ấy năm, các nhà khoa học đã tiến được đến đâu cho đến trước khi TS Nguyễn Chánh Khê công bố phát minh động trời của mình?

Đúng là cách đây 40 năm, hai nhà khoa học Nhật Bản là Fujishima và Honda lần đầu tiên phát hiện ra hiện tượng phân hủy nước trên bề mặt hạt TiO2 – một chất bán dẫn – để tạo ra hydro và oxy, đồng thời tạo ra một dòng điện chạy ở mạch ngoài như một hệ quả của phản ứng phân hủy nước này. Công trình của họ đã được công bố trên tạp chí Nature danh tiếng, Số 238, tháng 7/1972. Ngay lập tức, vấn đề phân hủy nước đã thu hút được sự quan tâm lớn của giới khoa học, nhất là sau khủng hoảng dầu mỏ năm 1973. Bằng chứng của sự quan tâm này là số bài báo khoa học có từ khóa “phân hủy nước” trong kho dữ liệu của Viện Thông tin Khoa học (ISI) đã tăng khoảng 300 lần, từ bốn bài năm 1972 đến 1130 bài năm 2011.

Từ đó đến nay đã 40 năm, khoa học vẫn chưa đạt được bước đột phá nào lớn. Hiệu suất của phản ứng phân hủy nước hiện nay chỉ ở mức khoảng 2 ml khí hydro/giờ/gam xúc tác. Một hiệu suất quá nhỏ để đưa vào sử dụng trong thực tế.

Tuy nhiên, các nước vẫn đầu tư cho nghiên cứu này rất lớn. Bước đột phá gần đây nhất là tháng 11-2011, nhóm nghiên cứu của GS. Daniel Nocera ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Hoa Kỳ, đã chế tạo thành công các “lá nhân tạo” có khả năng phân hủy nước với hiệu suất khá lớn – quan sát được các bọt khí nổi lăn tăn bằng mắt thường – dưới tác dụng nguồn sáng ngoài.

Rào cản khó vượt

Phải chăng, để sản xuất được điện từ nước lã, có một rào cản rất lớn nào đó mà kiến thức thời nay chưa cho phép vượt qua được?

Không phải chỉ có một rào cản, mà nhiều rào cản. Có cái có thể vượt qua được, có cái không thể, vì mang tính nguyên lý không thể vi phạm.

Muốn sản xuất điện từ nước, việc đầu tiên là phải phân hủy nước để thu được khí hydro. Khi đã có hydro rồi, cho qua pin nhiên liệu thì sẽ thu được điện. Công nghệ pin nhiên liệu hydro đã được thương mại hóa. Vì thế, rào cản chính nằm ở việc phân hủy nước.

Rào cản thứ nhất là rào cản nhiệt động học. Phản ứng phân hủy nước không thể tự xảy ra. Nếu nó tự xảy ra được thì nước trong các ao hồ, đại dương đã bị phân hủy hết từ lâu, sự sống cũng không tồn tại, chúng ta đương nhiên cũng không có mặt ở đây để nói về vấn đề này. Việc chúng ta đang trao đổi ở đây và nước đang róc rách ngoài kia chứng tỏ nước không có khả năng tự phân hủy.

Phân tử nước, được tạo bởi hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, ở trạng thái bền hơn trạng thái hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy ở riêng biệt. Ai cũng biết,tự nhiên sẽ tự diễn biến theo xu hướng nào có độ bền vững cao nhất. Có nghĩa là, khi các nguyên tử hydro và oxy gặp nhau, chúng sẽ kết hợp với nhau để tạo ra nước chứ không có chiều ngược lại. Đó là nguyên lý không thể vi phạm.

Để nước phân hủy thành hydro và oxy và, do đó, có khả năng tạo ra điện nhờ việc oxy hóa hydro, không còn cách nào khác là phải cưỡng chế nó. Phải cung cấp một năng lượng bên ngoài để buộc cho phản ứng phân hủy nước xảy ra. Giống như muốn cho nước chảy ngược lên chỗ cao, không còn cách nào khác ngoài việc phải bơm nó lên, tức phải tốn một năng lượng để đưa nước từ nơi thấp chảy ngược lên chỗ cao. Như vậy, muốn một quá trình từ chỗ không thể tự xảy ra được, trở thành có thể xảy ra, phải cung cấp một năng lượng bên ngoàiđủ lớn. Đó cũng là nguyên lý, không thể tránh được.

Với phản ứng phân hủy nước, nguồn năng lượng bên ngoài có thể là điện năng, nhiệt năng, quang năng. Nếu dùng điện năng thì đó là quá trình điện phân.. Nếu dùng nhiệt năng thì đó là quá trình phân hủy nhiệt, thường xảy ra ở nhiệt độ rất cao. Nhưng cả hai quá trình này đều không kinh tế. Dùng điện để phân hủy nước, rồi lại tạo ra điện thì nhất định có thất thoát hao hụt. Còn dùng nhiệt thì phải đốt lên ở nhiệt độ rất cao, sự thất thoát còn lớn hơn nữa. Do đó, kinh tế nhất là dùng quang năng, tức năng lượng của ánh sáng mặt trời.

Đến đây thì gặp rào cản thứ hai. Đó là rảo cản về vật liệu xúc tác. Hiện giờ chưa ai tìm được chất xúc tác nào đủ tốt để có thể phân hủy nước với hiệu suất đủ cao, có thể cạnh tranh được với các quá trình sản xuất điện đã được thương mại hóa.

Qua rồi thời giả kim thuật

Vậy công trình của TS Khê đã vượt qua được rào cản nào?

Tôi e là không vượt qua được rào cản nào. Rào cản thứ nhất, nhiệt động hóa học, thì không thể vượt qua như phân tích ở trên. Còn rào cản thứ hai, vật liệu xúc tác, thì rất khó. Đến nay vẫn chưa có nhóm nghiên cứu nào trên thế giới vượt qua rào cản thứ hai một cách hiệu quả.

Vì sao ông không tin công trình của TS Khê không thể vượt qua được các rào cản ấy?

Sự sắp đặt hệ thống thực nghiệm của TS. Khê cho thấy ông không có ý định vượt qua các rào cản ấy. Chẳng hạn, để thu thập quang năng, bình phản ứng ít nhất phải trong suốt để cho ánh sáng truyền qua được hiệu quả. Nhưng TS. Khê lại dùng bình nhựa màu xanh và không trong suốt. Điều này cho thấy ông không có ý định thu thập năng lượng ánh sáng để tiến hành phản ứng quang hóa phân hủy nước.

Nhưng rõ ràng TS Khê cùng cộng sự đã trình diễn một mô hình trước mặt nhiều nhà khoa học danh tiếng và kết quả đúng là điện đã được phát ra từ nước lã?

Tôi không nghĩ TS. Khê đã trình diễn mô hình máy phát điện chạy nước trước mặt các nhà khoa học, mà chỉ trước mặt các phóng viên. Vì sao trong các bài báo đưa tin, hóa chất được sử dụng khi thì là chất phụ gia, khi lại là xúc tác nano, khi lại là chất khử nano? Nhìn bề ngoài thì đó chỉ là sự nhầm lẫn về ngôn ngữ nhưng bản chất khoa học lại khác nhau một trời một vực. Vì nếu đó là chất xúc tác, thì nhiên liệu là nước. Còn nếu là chất khử, thì nhiên liệu chính là chất khử đó, vì nó là chất tham gia vì bị tiêu tốn trong phản ứng tạo hydro. Trong thuyết trình của mình, TS. Khê đã gọi hóa chất đó là “chất khử nano”. Vậy thì nhiên liệu phải là chính chất khử đó, chứ không phải là nước. Giống như với động cơ xăng, nhiên liệu phải là xăng chứ không phải là không khí, dù không khí cần dùng để đốt xăng. Vì thế, tôi nghĩ đã có một sự đánh tráo khái niệm ở đây mà các phóng viên đã không nhận ra.

Nhỡ đâu TS Khê và cộng sự đang sở hữu một “viên đá thần” nào đó vốn là giấc mơ của nhân loại từ gần nửa thế kỷ qua, giúp chẻ đôi phân tử nước để lấy hydro làm nhiên liệu chế ra điện?

Đã qua rồi thời kỳ chú Cuội lên Mặt Trăng bằng cách bám rễ gốc đa. Cũng đã qua rồi thời kỳ mò mẫm giả kim thuật. Trong nhiều lĩnh vực, khoa học đã phát triển đủ để con người biết việc gì có thể xảy ra được, việc gì không.

Chẳng hạn, việc bám vào gốc cây đa để bay lên Mặt Trăng là không thể. Muốn lên được Mặt Trăng, ít nhất cũng phải thắng được lực hấp dẫn của Trái Đất. Muốn vậy phải có tên lửa đẩy, với vận tốc ít nhất đạt vận tốc vũ trụ cấp hai, tức 11,2km/s, để thoát khỏi trường hấp dẫn của Trái Đất. Với “viên đá thần” chẻ phân tử nước làm đôi cũng vậy. Nếu không có nguồn năng lượng từ bên ngoài bơm vào thì đơn giản là quá trình này không thể xảy ra. Giống như anh không thể thoát khỏi trường hấp dẫn của Trái Đất nếu anh không có vận tốc 11,2km/s, dù anh đập cánh lâu bao nhiêu đi chăng nữa.

Vì thế trong khoa học, thời kỳ “nhỡ đâu”, tức thời kỳ mò mẫm giả kim thuật, hy vọng vào sự ăn may vô căn cứ, đã qua từ lâu rồi.

Tại sao ông tin lập luận của mình đúng?

Tôi tin lập luận của mình đúng vì tôi tin vào các định luật đã được kiểm chứng của khoa học. Không dùng bất cứ nguồn năng lượng nào để biến một quá trình không tự xảy ra thành có thể xảy ra được là vi phạm Nguyên lý II của Nhiệt động học. Còn dùng nước để sinh năng lượng, rồi lại tạo ra nước để có thể quay vòng mãi là vi phạm Định luật Bảo toàn năng lượng.

Lập luận ấy đã được chia sẻ với TS Khê chưa, đã được gửi cho các cơ quan có trách nhiệm nào chưa?

Lập luận đó tôi đã công bố trên tạp chí Tia Sáng như một điển hình của thảo luận khoa học. Tôi cho rằng, thảo luận khoa học nghiêm túc cần được tiến hành bởi các bài báo trên các tạp chí, chứ không phải dưới dạng gửi cho cá nhân hoặc cơ quan có trách nhiệm. Nếu lỡ đó là cơ quan vô trách nhiệm thì chúng tôi biết làm sao?

Giả sử người công bố sáng chế này là một nhà khoa học nước ngoài, thì tôi hoặc bất cứ nhà khoa học nào quan tâm đến vấn đề, vẫn gửi bài thảo luận đến các tạp chí như thường, chứ không ai chọn cách gửi đến cơ quan có trách nhiệm. Cơ quan quản lý khi đó, nếu đúng là cơ quan có trách nhiệm, sẽ tự động rà soát và làm sáng tỏ vấn đề.

Để sớm làm sáng tỏ một phát minh làm thay đổi thế giới thế này, bước tiếp theo, chúng ta cần làm gì?

Bước tiếp theo, tôi cho rằng: cơ quan chủ quản của TS. Khê và cơ quan cấp tài trợ nghiên cứu cần lập hội đồng chuyên môn đánh giá tính xác thực của sáng chế này. TS. Khê tất nhiên được quyền bảo vệ sáng chế của mình thông qua việc thuyết trình trước hội đồng. Căn cứ vào kết luận của hội đồng mà có những bước xử lý tiếp theo, đồng thời rút ra những bài học về các vấn đề liên quan như đạo đức khoa học, quản lý nghiên cứu, truyền thông khoa học, cũng như cách thức phản ứng của mỗi người trước mỗi sự kiện như thế này.

Ông có tin một ngày kia nhân loại có thể sản xuất điện từ nước lã?

Thực tế thì nhân loại đã sản xuất được điện từ nước rồi, thông qua việc sử dụng xúc tác quang để thu thập năng lượng ánh sáng mặt trời để phân hủy nước thành hydro và oxy. Vấn đề là hiệu suất còn quá nhỏ và giá thành quá đắt để có thể cạnh tranh với các quá trình hiện có. Tôi tin là một ngày nào đó, hiệu suất này sẽ được nâng lên đáng kể. Nhiều nhà khoa học khác cũng tin như thế. Nếu không, họ đã chẳng bỏ công sức nhiều đến thế để nghiên cứu vấn đề này.

Tuy nhiên, cũng cần nhấn mạnh rằng, khoa học được xây dựng bởi sự chứng minh chứ không phải bằng niềm tin. Sự chứng minh này không phụ thuộc vào ý chí của bất kỳ cá nhân nào. Nói cách khác, nó phải được kiểm chứng độc lập bởi sự lặp lại của người khác. Đó cũng chính là tiêu chuẩn để phân biệt khoa học với các lĩnh vực khác, như nghệ thuật chẳng hạn.

Trình độ hiện tại của khoa học VN liệu có đủ tham gia cuộc đua này không? Vì sao?

Việt Nam đã tham gia cuộc đua này rồi. Theo tôi được biết, đã có một vài nhóm đang làm nghiên cứu về đề tài này từ vài năm nay. Tuy nhiên, đến nay chưa có kết quả nào đáng kể.

Cám ơn ông về cuộc trao đổi thú vị này.

Quốc Dũng (thực hiện)

Tiền phong online, 08/03/2012

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s