“Chat”với một tiến sĩ 9X

Tôi "chat" với Nguyễn Duy Tâm để nói lời nuối tiếc lỡ dịp gặp nhau khi Tâm là một trong gần 200 đại biểu tham gia Diễn đàn Trí thức trẻ toàn cầu lần thứ nhất tổ chức tại TP Đà Nẵng cuối năm 2018.

Cha ngư dân, mẹ nội trợ

Dạo ấy, Tâm từ ĐH Công nghệ Nanyang (Singapore) đến diễn đàn chia sẻ kết quả nghiên cứu về việc quản lý và sử dụng hiệu quả nguồn bức xạ mặt trời vốn phong phú ở Việt Nam.

Bây giờ thì Tâm đã đến Úc thăm vợ đang là một nghiên cứu sinh. Đôi vợ chồng vốn là bạn học ở Trường ĐH Công nghệ (ĐHQG Hà Nội) đang nỗ lực hoàn tất chương trình học trước kế hoạch sinh con.

Quê Tâm ở xã Thanh Trạch, huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình. Làng biển ở phía Nam cầu sông Gianh ấy là đoạn sông bom đạn ác liệt nhất của thời tuyến lửa. Cha Tâm là một ngư dân, mẹ làm nội trợ nhưng đã cố gắng để 3 đứa con được ăn học tử tế.

Nói chuyện một lúc rồi lại quay về chuyện pin vanadium. Hệ thống pin vanadium được các nhà khoa học của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đề xuất trong bối cảnh cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu vào những năm 1970. Cuối những năm 1980, nhóm nghiên cứu của giáo sư Maria Skyllas - Kazacos tại ĐH New South Wales (Úc) lần đầu tiên phát minh và vận hành hệ thống pin này. Từ đó, số lượng các nghiên cứu về pin vanadium bắt đầu tăng vọt cùng sự ra đời của các sản phẩm pin vanadium thương mại.

Khác với các dòng pin truyền thống, pin vanadium có các đặc tính kỹ thuật phù hợp để tương thích với những hệ thống sản xuất năng lượng tái tạo vốn mang tính phi ổn định và phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết đồng thời có khả năng tái chế cao, thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, giá thành sản xuất và vận hành còn quá cao khiến pin vanadium chưa thể sử dụng rộng rãi. Dù đã có sản phẩm thương mại, các nghiên cứu về pin vanadium vẫn tiếp tục thực hiện nhằm giảm giá thành, nâng cao hiệu suất, tuổi thọ…

TS Nguyễn Duy Tâm báo cáo nghiên cứu của mình tại hội nghị IFBF - một trong các hội nghị quốc tế lớn nhất thế giới về pin vanadium

Tốt nghiệp Khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano Trường ĐH Công nghệ, Tâm nhận được học bổng nghiên cứu sinh tại ĐH Công nghệ Nanyang từ năm 2013. Thời gian đầu nhập học, Tâm là một trong 4 ứng viên được nhận vào đề tài nghiên cứu về pin vanadium (Vanadium redox flow battery - VRFB) với phần nghiên cứu tập trung nâng cao độ ổn định nhiệt của chất điện phân (thành phần quan trọng bậc nhất của hệ thống pin vanadium).

Chất điện phân của pin vanadium là dung dịch chứa hỗn hợp muối vanadium hòa tan trong axít sulfuric. Nhược điểm lớn của dung dịch này là có thể bị kết tủa ở nhiệt độ trên 40 độ C. Do đó, trong quá trình vận hành, một hệ thống làm mát cần được tích hợp nhằm cản trở quá trình kết tủa, bảo đảm sự vận hành an toàn của hệ thống. Nếu nghiên cứu của Tâm thành công sẽ giúp tăng tuổi thọ, tăng dung lượng, giảm chi phí làm mát và về tổng thể có thể giảm đáng kể giá thành sản phẩm.

Nguyễn Duy Tâm và một nửa của mình

Thời gian đầu, do tốt nghiệp từ một chuyên ngành thiên về vật lý nên Tâm ít có kinh nghiệm làm việc trong một phòng thí nghiệm về hóa hay vật liệu. "Điều thuận lợi là dự án đã được lên kế hoạch rất kỹ và mình cũng không phải lo nghĩ về ngân quỹ nghiên cứu khi có một công ty sản xuất pin vanadium của Áo là Gildemeister Energy Solution và một công ty sản xuất vật liệu các-bon của Đức là SGL Carbon Group tài trợ" - Tâm kể.

Dù vậy, trong 2 năm đầu, do thiếu kinh nghiệm cộng với việc lựa chọn phương pháp an toàn là đi theo các định hướng nghiên cứu đã được hoạch định sẵn nên Tâm không thể tìm ra hợp chất phù hợp. Thậm chí có lúc còn đi chệch hướng với việc thử nghiệm các hợp chất có độc tính cao, không phù hợp với tiêu chí ban đầu của dự án.

Mãi đến năm thứ 3, với sự động viên của các giáo sư hướng dẫn, Tâm mạnh dạn đề nghị đối tác để được tự do thực nghiệm và lựa chọn các hợp chất tiềm năng, dựa trên các định hướng trong kế hoạch của dự án. Khi đó, với kinh nghiệm đã tích lũy, Tâm bắt đầu khảo sát lại quá trình kết tủa của hỗn hợp muối vanadium, thử nghiệm lại một số hợp chất đã nghiên cứu trước đây.

Khi đã tưởng như thất bại thì Tâm bất ngờ phát hiện một số hợp chất hữu cơ được công bố trước đây thực sự không đạt hiệu quả đến như vậy do phản ứng phân hủy của nó với chất điện phân dương của pin vanadium. "Mình xuất bản một bài báo để xác nhận lại vấn đề này, đồng thời đề xuất một phương pháp thử nghiệm chất ổn định nhiệt nhanh chóng và chính xác. Nhờ đó, mình thu hẹp được phạm vi nghiên cứu để tìm ra hợp chất phù hợp. Thật may mắn, dựa trên một số kết quả nghiên cứu từ một đề tài phụ, mình tìm thêm được một hợp chất hữu cơ có khả năng ổn định nhiệt và rất bền khi sử dụng trong pin vanadium" - Tâm hào hứng.

Với các phát hiện này, từ cuối năm thứ 3, Tâm đã tìm được một tổ hợp chất tối ưu với khả năng ổn định nhiệt vượt trội, đồng thời có giá thành rẻ và thân thiện với môi trường. Từ năm thứ 4, việc còn lại chỉ là chứng minh khả năng hoạt động của nó trong các hệ thống pin vanadium thực tế. hệ thống pin sử dụng hợp chất mới vẫn hoạt động an toàn trong thời gian dài, ngay cả với nhiệt độ trên 50 độ C. Các kết quả này đã được cấp chứng nhận bản quyền phát minh và hiện đang được đăng ký chuyển giao cho VFlowTech - một công ty start-up về pin vanadium.

Gói bánh chưng vơi nỗi nhớ quê

Tôi nói với Nguyễn Duy Tâm ở Việt Nam bây giờ mùa Xuân đang về. Dòng sông Gianh đang nhẫn nại chở những chùm hoa xoan tím ngát từ thượng nguồn xuôi về biển. Hoa xoan là nỗi niềm của cây cỏ vườn quê sau mỗi dịp đông tàn.

TS Nguyễn Duy Tâm trong phòng thí nghiệm pin vanadium tại ĐH Công nghệ Nanyang. (Ảnh do nhân vật cũng cấp)

Nguyễn Duy Tâm kể thường thì hằng năm sẽ đến tham dự tiệc tất niên do Đại sứ quán Việt Nam tổ chức vào giữa tháng 12 âm lịch, sau đó cùng bạn bè gói bánh chưng cho vơi nỗi nhớ quê nhà. Thời cha còn sống, ngày 30 Tết, Tâm vẫn lúi húi cùng cha gói bánh. Ở Singapore cũng bán nhiều lá chuối nên Tâm mua để gói bánh thay cho lá dong. Những cái Tết xa nhà nhờ thế cũng có phần ấm cúng.

Sau khi hoàn tất chương trình tiến sĩ vào năm 2017, bây giờ Tâm được giữ lại ở ĐH Công nghệ Nanyang với cương vị của một nhóm trưởng nghiên cứu, vừa giảng dạy và hướng dẫn sinh viên.

Nguyễn Duy Tâm hy vọng trong tương lai, các trường đại học, viện nghiên cứu ở Việt Nam sẽ quan tâm hơn đến những đề tài về chuyển hóa và lưu trữ năng lượng tái tạo. Bởi vì dù có thể chưa phải là tối ưu do vấn đề giá thành nhưng năng lượng tái tạo là hướng đi khả dĩ nhất mà Việt Nam và thế giới có thể hướng đến trong tương lai, khi mà các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, còn năng lượng hạt nhân mang đến những lo ngại lớn về an toàn.