“Đam mê – Chia sẻ – Trách nhiệm” – từ khóa của một nhà khoa học nữ

Biến đổi khí hậu toàn cầu và những ảnh hưởng tiêu cực của nó tới sinh quyển đã và đang là mối quan tâm của mọi quốc gia trên thế giới. Gây ra hiểm họa khôn lường đó phải kể đến lượng lớn khí thải từ nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống như dầu khí, than đá, khí đốt mà nhu cầu con người sử dụng ngày càng cao. Vì vậy, lâu nay nhiều loại năng lượng sạch (như năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió…) vẫn đang được nghiên cứu để thay thế các dạng năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, khan hiếm, đồng thời gây nhiều hiểm họa khi sử dụng.

Trong số các dạng năng lượng tái tạo, pin nhiên liệu được xem là một nguồn năng lượng đầy tiềm năng trong thập kỷ tới do mật độ năng lượng cao, hiệu suất lớn, không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu thời tiết… Nó biến đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu thành năng lượng điện, và có mức thải ô nhiễm gần như "bằng 0" nên rất thân thiện với môi trường. Tuy nhiên pin có các bộ phận sử dụng công nghệ chế tạo và vật liệu đắt tiền như chất xúc tác (bạch kim), màng trao đổi, điện cực nên giá thành cao, để sản xuất đại trà là vấn đề không đơn giản.

NCS Hồ Thị Thanh Vân nhận bằng tiến sĩ tại Đài Loan, 2011

Tốt nghiệp Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh năm 2003, kỹ sư Hồ Thị Thanh Vân được giữ lại trường giảng dạy tại bộ môn Hóa vô cơ, Khoa Kỹ thuật hóa học. Từ năm 2009, khi đang là nghiên cứu sinh tại Đại học Quốc gia Khoa học và Công nghệ Đài Loan  (2008-2011), chị đã bắt đầu nghiên cứu về vấn đề thiết thực này. Cụ thể là nghiên cứu vật liệu xúc tác nano ở hai cực (anode và catode) để thay thế các vật liệu thương mại bạch kim trên cacbon trong pin nhiên liệu giúp nâng cao hiệu suất và giảm giá thành. Không chỉ hoàn thành luận án tiến sĩ trước hạn, chị còn có hai bằng sáng chế[1] về lĩnh vực hóa học, năng lượng mới và ba bài báo ISI quốc tế thuộc danh mục các tạp chí hàng đầu của Mỹ và Anh với hệ số ảnh hưởng cao (IF=60)[2]. Các sáng chế và công bố khoa học tập trung vào việc nghiên cứu và phát hiện vật liệu nano mới với cơ chế chuyển điện tử của các vật liệu nano này cho kim loại xúc tác Bạch kim, từ đó thay thế chất nền truyền thống cacbon dùng cho xúc tác thương mại hiện nay, giúp nâng cao hiệu suất và độ bền pin nhiên liệu. Nhờ vậy, chị được giữ lại Đài Loan làm việc cho các dự án về năng lượng tái tạo sau khi tốt nghiệp.

Năm 2013, chị Vân quyết định về nước. Ngay từ những ngày đầu khi sang Đài Loan học tập và nghiên cứu, chị thấy mô hình đào tạo, nghiên cứu ở nước ngoài rất tốt, giúp phát huy năng lực và đam mê của người nghiên cứu. Từ đó, chị quyết tâm sẽ xây dựng mô hình tương tự phù hợp với điều kiện Việt Nam vừa để trực tiếp ứng dụng những kiến thức đã học, vừa giúp các bạn trẻ có điều kiện nghiên cứu tốt hơn. Chị tiếp tục nghiên cứu về pin nhiên liệu vì thấy được sự cần thiết, giá trị thực tiễn cao về lĩnh vực an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường hướng đến phát triển bền vững. Đây cũng là một trong những vấn đề Việt Nam ta đang đối mặt.

Trong điều kiện Việt Nam, việc nghiên cứu pin nhiêu liệu chắc chắn không dễ dàng. Vấn đề tìm kiếm các vật liệu mới thay thế, với quy trình, công nghệ mới là một trong những khó khăn đầu tiên, đòi hỏi người nghiên cứu cần sự đam mê, kiên trì và cả sự đột phá thì mới mang lại thành công. Như PGS Hồ Thị Thanh Vân chia sẻ: Đã bắt tay vào nghiên cứu, mình tập trung nghĩ đến nó mọi lúc mọi nơi. Khoảng năm 2010-2011 (khi còn là nghiên cứu sinh), mình làm liên tục ở phòng thí nghiệm trong 06 tháng liền. Rất nhiều thí nghiệm, các giải pháp, các ý tưởng đã được thực hiện nhưng đều thất bại. Nhưng mình không nản chí, cứ thất bại là càng quyết tâm hơn. Suy nghĩ liên tục rồi đến một hôm, mình thức suốt đêm trăn trở và sáng hôm sau đã tìm ra một loại vật liệu mới thay thế vật liệu nền carbon ở pin nhiên liệu. Thật bất ngờ, ý tưởng ấy đã thành công, tốt hơn cả những gì mình mong đợi[3]. Cứ như một câu chuyện cổ tích vậy. Mình vỡ òa cảm xúc và nhớ mãi đến bây giờ mặc dù đã hơn 10 năm rồi. Vì thế về nước làm việc, dù có gặp khó khăn hơn nữa, mình lại nhớ kỉ niệm ấy mà vượt qua[4].

Vận hành thử nghiệm pin nhiên liệu

Khó khăn lớn thứ hai là về kinh phí, trang thiết bị. Phòng thí nghiệm, các kỹ thuật phân tích hiện đại theo hướng nghiên cứu pin nhiên liệu ở Việt Nam còn nhiều hạn chế, có khi phải gửi các trường đại học, viện nghiên cứu nước ngoài đo đạc, phân tích. Một số hóa chất sử dụng cho việc tổng hợp vật liệu không có trong nước. Dành cả tháng lương nhà nước cho việc nghiên cứu, nhưng chị Vân cũng chỉ đủ mua 1-2 gam hóa chất ở nước ngoài. Chưa kể mô hình làm việc nhóm ở ta chưa thực sự hiệu quả, cũng là một trong những rào cản khi thực hiện các hướng nghiên cứu mới. Nhưng "Gặp khó khăn mà nản, thì chúng ta mãi đi chậm, đi thụt lùi so với thế giới khi bước vào hướng nghiên cứu mới[5]" – như chị chia sẻ.

Một dấu mốc quan trọng trong sự nghiệp nghiên cứu về pin nhiên liệu của PGS Hồ Thị Thanh Vân phải kế đến công trình: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác nano hợp kim Pt-Mo trên vật liệu nano Ti_0,8W_0,2O₂ để nâng cao khả năng chịu đầu độc CO và giảm giá thành trong pin nhiên liệu sử dụng trực tiếp methanol – một dạng năng lượng tái tạo do chị và nhóm sinh viên trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP Hồ Chí Minh thực hiện năm 2019. Thời điểm đó, các loại pin nhiên liệu thường sử dụng xúc tác thương mại platinum trên vật liệu nền carbon kém bền, dễ bị ăn mòn trong môi trường điện hóa, khi pin hoạt động trong thời gian dài dễ dẫn đến hiện tượng bong tróc và thất thoát xúc tác platinum. Nhóm nghiên cứu của chị Vân đã quyết định sử dụng Ti_0,8W_0,2O₂ làm vật liệu nền thay thế cacbon như xúc tác thương mại, vừa đảm bảo các đặc tính cần có của vật liệu nền trước đây, vừa giúp tăng hiệu suất, giảm khả năng bị đầu độc khí CO, và có thể giảm lượng xúc tác platinum từ 20% còn 18,5%. Với kim loại quý như platinum việc này sẽ giúp tiết kiệm chi phí đáng kể.

PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân (thứ 3 từ trái) nhận Giải thưởng  của L'Oréal-UNESCO năm 2019

Công trình trên đem lại giá trị thực tiễn lớn, đóng góp quan trọng trong việc phát triển năng lượng tái tạo, đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. Nhờ vậy, chị Vân được bình chọn là một trong ba nhà khoa học xuất sắc nhất Việt Nam năm 2019, được nhận giải thưởng Vì sự phát triển phụ nữ trong khoa học (tiếng Anh: L'Oréal-UNESCO Awards For Women in Science), do tổ chức L'Oréal và UNESCO trao tặng. Những kết quả nghiên cứu thiết thực, thành tích khoa học xuất sắc còn giúp chị thuộc danh sách 100 nhà khoa học tiêu biểu châu Á do Tạp chí Khoa học Singapore bình chọn.

Tại Hội nghị lần thứ 26 Các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP26) diễn ra tháng 11-2021 tại Glasgow, Vương quốc Anh, hơn 200 quốc gia đã có những cam kết mạnh mẽ về việc cắt giảm khí nhà kính toàn cầu. Tại hội nghị này, Thủ tướng Phạm Minh Chính chính thức công bố cam kết của Việt Nam đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Điều đó đã  khích lệ PGS Hồ Thị Thanh Vân khẳng định hướng nghiên cứu của mình. Trong tương lai, chị sẽ tiếp tục dành trọn tâm huyết vào hướng nghiên cứu pin nhiên liệu với các giải pháp công nghệ mới, đột phá. Chị cũng lên kế hoạch kết hợp cùng các doanh nghiệp, tổ chức trong và ngoài nước để triển khai việc ứng dụng rộng rãi các giải pháp công nghệ pin nhiên liệu này vào thực tiễn.

PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân hướng dẫn sinh viên làm thí nghiệm về pin nhiên liệu

Tin chắc rằng,  nỗ lực và đóng góp của PGS Hồ Thị Thanh Vân còn góp phần đào tạo thế hệ các nhà nghiên cứu khoa học trẻ có kiến thức, tư duy khoa học tốt phục vụ cộng đồng. Chị tâm sự: Ba từ khóa mình rất thích khi theo con đường khoa học là “Đam mê – Chia sẻ – Trách nhiệm xã hội”. Khoa học có thể làm thay đổi thế giới. Mình mong rằng, các bạn trẻ nếu lựa chọn con đường khoa học thì cứ mạnh dạn đi rồi sẽ đến, sự thành công quan trọng ở ý chí và sự kiên trì[6]…

Nguyễn Điệp

__________________________