Năng lượng hóa học là tiềm năng của một chất hóa học trải qua quá trình biến đổi thông qua phản ứng hóa học hay phản ứng hạt nhân để hình thành nên các chất hóa học khác mà quá trình biến đổi này có thể hấp thụ hoặc sản sinh ra năng lượng [đã giải]

Năng lượng hóa học là tiềm năng của một chất hóa học trải qua quá trình biến đổi thông qua phản ứng hóa học hay phản ứng hạt nhân để hình thành nên các chất hóa học khác mà quá trình biến đổi này có thể hấp thụ hoặc sản sinh ra năng lượng. Hydrogen là nguyên tố hóa học phổ biến, cấu thành đến 90% vật chất của vũ trụ và chiếm đến 75% theo trọng lượng, tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất với các nguyên tố hóa học phổ biến khác như oxygen tạo thành nước (H2O), với carbon thành các hợp chất hữu cơ và sự sống trên toàn trái đất. Phân tử khí H2 không màu, không mùi, nhẹ và rất dễ cháy do đó không tồn tại dưới dạng phân tử nguyên chất trong điều kiện bình thường. H2 rất dễ phản ứng hóa học với các nguyên tố hóa học khác, đặc biệt là oxygen đồng thời sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt năng lớn hoặc điện năng thông qua phản ứng hóa học sau:
2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g) = – 483,6 kJ
2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (l) = – 571,6 kJ
Hydrogen là nguồn năng lượng thứ cấp, tức là nó không sẵn có để khai thác trực tiếp mà phải được tạo ra từ một nguồn sơ cấp ban đầu như là nước hoặc các hợp chất hydrocarbon khác. Mặc dù năng lượng Hydrogen chưa được sử dụng rộng rãi vì giá khá cao và chưa phù hợp trong điều kiện thiếu cơ sở hạ tầng để hỗ trợ, tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn nhận định đây là nguồn năng lượng vô tận, có thể tái sinh được và là nguồn năng lượng giữ vai trò chủ đạo thay thế nhiên liệu hóa thạch, không gây ô nhiễm môi trường và là nguồn năng lượng của tương lai.
Khí tự nhiên, thành phần chính là khí methane, là một thành phần cung cấp năng lượng không thể thiếu của thế giới. Nó là một trong những nguồn năng lượng sạch nhất, linh động nhất và hữu dụng nhất. Tuy nhiên, ngoài tính quan trọng của nó vẫn còn nhiều quan niệm sai về khí thiên nhiên. Mặc dù được phân vào cùng nhóm với các nhiên liệu hoá thạch và các nguồn năng lượng khác nhưng khí thiên nhiên vẫn có những đặc điểm khiến chúng trở nên đặc biệt. Trong bối cảnh toàn cầu hóa và phát triển không ngừng của công nghệ hiện nay, khí tự nhiên nổi bật như một lựa chọn ưu việt, với khả năng cung cấp năng lượng sạch và hiệu quả. Đây là nguồn năng lượng không chỉ hỗ trợ đáng kể cho các hoạt động công nghiệp, mà còn góp phần vào việc giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường – một vấn đề cấp thiết hiện nay. Phương trình nhiệt hóa học của quá trình đốt cháy methane (thành phần chính của khí thiên nhiên)
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g) = – 802,5 kJ
Khí tự nhiên đang được khai thác và chế biến với hai hình thức chính là khí Thiên nhiên nén (CNG) và khí Thiên nhiên hóa lỏng (LNG), đang dần trở thành nguồn nhiên liệu chủ đạo, thay thế cho các loại nhiên liệu hóa thạch truyền thống như than đá, dầu mỏ. Khả năng đốt cháy sạch, ít phát thải hơn và hiệu suất năng lượng cao là những đặc tính nổi bật của khí tự nhiên, làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn trong thời đại ngày nay. Tuy nhiên, để hiểu sâu hơn về tầm quan trọng của khí tự nhiên và cách thức nó đang thay đổi ngành năng lượng, chúng ta cần xem xét các khía cạnh khác nhau của nguồn năng lượng này. Dựa vào bài đọc trên trả lời các câu hỏi sau:
a. Hiện nay, chất nào là nguồn năng lượng ưu tiên? Chất này hiện nay đang được sử dụng trong lĩnh vực nào và tại sao nó không phải là vô tận? Giải thích?
b. Chất nào hiện nay chưa được sử dụng rộng rãi nhưng có thể là nguồn năng lượng cho tương lai, được cho là vô tận? Giải thích?
c. Ưu điểm nổi bật của khí thiên nhiên so với than đá, dầu mỏ là gì?
d. Nếu đốt cháy hoàn toàn 1 kg khí H2 bằng khí O2 tạo thành nước (thể hơi) thì lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào là bao nhiêu?