بشكل عام تعتبر طاقة الهيدروجين أكبر إمكانية كحل لمشاكل الطاقة لدينا بسبب كفاءة تحويل الطاقة العالية التي يمكن أن تسهم في تحسين الحفاظ على الطاقة وتقليل إطلاق المواد الضارة بالبيئة، والتي يمكن أن تقدم إجابة للاحتباس الحراري وتلوث الهواء – بالإضافة إلى مواردها غير المحدودة والمتجددة والمستدامة، وأيضاً فإن خلايا الوقود التي تستخدم الهيدروجين كمصدر للطاقة فهي عادةً تهدف إلى تطبيق خلايا الوقود لاستعمالها كوقود في السيارات وغيرها من التطبيقات.
ما هي طاقة الهيدروجين؟
هي عبارة عن أحد أهم وأنظف مصادر الطاقة التي يتم تطويرها وإنتاجها في العديد من البلدان الصناعية المتقدمة في أغلب دول العالم كبديل جيد للنفط وأنواع الوقود الأخرى، وحالياً إن الطريقة الرئيسية لإنتاج الهيدروجين هي تكسير الغاز الطبيعي والنفط، ومع ذلك مع تطور العلم والتكنولوجيا تم تطوير تقنيات مثل: تغويز الفحم وطرق التحليل الكهربائي الجديدة لإنتاج الطاقة من الهيدروجين.
أشهر الحقائق عن طاقة الهيدروجين:
- يعتبر الهيدروجين هو وقود بديل يحتوي على نسبة عالية جداً من الطاقة من حيث الوزن، حيث إنه محتجز بكميات هائلة في الماء والهيدروكربونات والمواد العضوية الأخرى، ويمكن إنتاج هذا الهيدروجين من مصادر محلية متنوعة مثل الوقود الأحفوري والتحليل الكهربائي للمياه باستخدام طاقة الرياح أو حتى شبكة الكهرباء.
- لقد اكتشف العالم الإنجليزي هنري كافنديش الهيدروجين كعنصر في عام 1766، وقد أجرى هذا العالم تجربة باستخدام الزنك وحمض الهيدروكلوريك ووجد أن الهيدروجين ينتج الماء عندما يحترق، ويأتي اسم الهيدروجين من الكلمات اليونانية هيدرو (بمعنى الماء).
- يمكن لطاقة الهيدروجين أن تربط العديد من قطاعات الاقتصاد، حيث يمكن تخزين الهيدروجين وتوزيعه وحتى استخدامه كمادة وسيطة لبناء الحرارة والطاقة الثابتة والنقل مثل السيارات والشاحنات والحافلات والسفن وما إلى ذلك من بين قطاعات أخرى.
- يقدر بعض العلماء أن الهيدروجين قد يشكل أكثر من 90٪ من جميع الذرات في هذا الكون، حيث يعتبر الهيدروجين هو العنصر الوحيد الذي يمكن أن يوجد بدون نيوترونات، كما يمكن أن يصبح الهيدروجين سائلاً عند درجة حرارة منخفضة جداً وبضغط مرتفع، وتحت هذا الضغط المرتفع يمكن أن يصبح معدناً سائلاً.
- تعتبر خلايا الوقود المستخدمة لتوليد الطاقة من الهيدروجين هي طريقة نظيفة لإنتاج الطاقة، حيث أنها تشبه خلايا الوقود للبطاريات من حيث أنها تنتج الكهرباء بدون احتراق أو انبعاثات، ولكن على عكس البطاريات لا تنفد خلايا الوقود أو تحتاج إلى إعادة الشحن طالما أن هناك مصدراً ثابتاً للوقود والأكسجين، وبالمقارنة مع مركبات البنزين التقليدية يمكن للمركبات التي تعمل بخلايا الوقود أن تقلل حقاً من ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى النصف إذا تم إنتاج الهيدروجين بواسطة الغاز الطبيعي وبنسبة 90٪ إذا تم إنتاج الهيدروجين بواسطة الطاقة المتجددة مثل: طاقة الرياح.
- طالما يوجد مصدر ثابت للوقود والأكسجين ستستمر خلايا الوقود في إنتاج الطاقة من الهيدروجين، حيث قد تولد خلايا الوقود الطاقة من خلال تفاعل كهروكيميائي، كما يمكن أن تستخدم أنواعاً مختلفة من الوقود، وعندما يكون الهيدروجين هو هذا الوقود فإنه يبعث الماء والحرارة لتوليد الطاقة.
- يمكن استخدام خلايا الهيدروجين والوقود من الهيدروجين في مجموعة واسعة ومتنوعة من التطبيقات، وهي تتراوح من تزويد المباني بالطاقة إلى الأجهزة الإلكترونية المحمولة وأنظمة الطاقة الاحتياطية، ونظراً لأن خلايا الوقود يمكن أن تكون مستقلة عن الشبكة فهي أيضاً خيار جذاب لوظائف التحميل الحرجة مثل مراكز البيانات وأبراج الاتصالات وأنظمة الاستجابة للطوارئ وحتى التطبيقات العسكرية للدفاع الوطني.
- يوجد هناك اهتمام متزايد بخلايا الهيدروجين والوقود من قطاعات السكك الحديدية والشاحنات والقطاعات البحرية، ويظهر هذا من خلال إطلاق أول قطار لخلية وقود الهيدروجين والقوارب التي تعمل بالهيدروجين، وبالإضافة إلى ذلك أيضاً قد بدأ تسليم خلايا الوقود وشاحنات الطرود في بعض دول العالم.
- انخفضت تكلفة خلايا الوقود بنسبة 60٪ منذ عام 2006، وقد جاءت العديد من هذه التخفيضات في بعض التكاليف من خلال البحث والتطوير الممول من وزارة الطاقة للمحفزات وتجميعات الأقطاب الكهربائية ذات الأغشية المتينة، حيث زادت متانة خلايا الوقود هذه بمعامل 4 منذ عام 2006.
- نادراً ما يوجد الهيدروجين كغاز على الأرض، وعلى هذا النحو فإنه قد يجب فصله عن العناصر الأخرى، ويمكن تحقيق ذلك من خلال مجموعة متنوعة من الموارد بما في ذلك: الوقود الأحفوري والطاقة المتجددة مثل: الكتلة الحيوية والطاقة الشمسية.
- أهم مصدر للطاقة الأولية لإنتاج الهيدروجين حالياً هو الغاز الطبيعي بنسبة حوالي 70٪ يليه النفط الخام والفحم والكهرباء كمصدر ثانوي للطاقة، حيث تعتبر طريقة إعادة التشكيل بالبخار من الغاز الطبيعي هي الطريقة الأكثر استخداماً لإنتاج الهيدروجين، وحتى الآن تم توليد كميات صغيرة فقط من الهيدروجين من الطاقات المتجددة، وأيضاً يمثل التحليل الكهربائي حالياً حوالي 5٪ من إنتاج الهيدروجين العالمي.
