بشكل عام إن الهيدروجين هو وقود نظيف، فعندما يتم استهلاكه في خلية وقود فإنه قد ينتج الماء والكهرباء والحرارة فقط، وفعلاً يمكن أن تلعب كل من خلايا الهيدروجين والوقود هذه دوراً مهماً جداً في إستراتيجيتنا الوطنية للطاقة مع إمكانية استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات عبر جميع القطاعات مثل: التجارية أو الصناعية أو السكنية أو النقل، كما يمكن لخلايا الهيدروجين والوقود أيضاً توفير معظم الطاقة لاستخدامها في تطبيقات متنوعة بما في ذلك: توزيع الحرارة والطاقة الاحتياطية وأنظمة تخزين الطاقة المتجددة والطاقة المساعدة لكل من الشاحنات والسكك الحديدية والسفن.
ما هي طاقة الهيدروجين؟
هي عبارة عن الطاقة التي يمكن إنتاجها من خلال العديد من خلايا الوقود عن طريق عملية تقنية إصلاح البخار أو تقنية التحليل الكهربائي، حيث قد تم اكتشاف إمكانيات طاقة الهيدروجين كمصدر للطاقة الكهربائية لأول مرة في عام (1839) من قبل العالم الويلزي ويليام روبرت جروف، وقد تم إجراء تعديلات لاحقة على تصميمه لخلايا الوقود على مدار القرن التالي، ومع ذلك لم يتم تطبيق هذه التكنولوجيا عملياً على نطاق واسع حتى الخمسينيات من القرن الماضي، وأيضاً قد دخلت السيارات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين السوق في التسعينيات إلى جانب وحدات الطاقة للمرافق الكبيرة مثل: المستشفيات أو الجامعات.
كيف يتم إنتاج الهيدروجين؟
يمكن إنتاج الهيدروجين من موارد محلية متنوعة، وحالياً يتم إنتاج معظم الهيدروجين من الوقود الأحفوري وخاصة الغاز الطبيعي، حيث يتم استخدام الكهرباء من الشبكة أو من مصادر متجددة مثل: طاقة الكتلة الحيوية أو الطاقة الحرارية الأرضية أو الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح لإنتاج الهيدروجين، وعلى المدى الطويل يمكن استخدام كل من الطاقة الشمسية والكتلة الحيوية بشكل مباشر أكثر لتوليد الهيدروجين لأن التقنيات الجديدة تجعل طرق الإنتاج البديلة ذات تكلفة تنافسية.
كما يمكن أيضاً إنتاج معظم الهيدروجين من خلال إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار، وهي عملية ذات درجة حرارة عالية يتفاعل فيها البخار مع وقود هيدروكربوني لإنتاج الهيدروجين، وأيضاً يمكن أن تنتج العمليات البيولوجية الهيدروجين من خلال العديد من التفاعلات البيولوجية باستخدام الميكروبات مثل: البكتيريا والطحالب الدقيقة، وفي هذه العمليات تستهلك الميكروبات المواد النباتية وتنتج غاز الهيدروجين.
استخدامات طاقة الهيدروجين
في الوقت الحاضر يُستخدم الهيدروجين في العديد من العمليات الصناعية، ومن بين التطبيقات الأخرى من المهم الإشارة إلى استخدامه كمواد خام في بعض الصناعات الكيميائية – وكذلك كعامل مخفض في صناعة المعادن، كما يعتبر الهيدروجين عنصر أساسية لتصنيع الأمونيا ومن ثم الأسمدة والميثانول المستخدم في تصنيع العديد من البوليمرات، وأيضاً يستخدم الهيدروجين لمعالجة المنتجات النفطية الوسيطة.
– فيما يلي بعض استخدامات طاقة الهيدروجين:
- المجالات الصناعية: يتم استخدام طاقة الهيدروجين في بعض المجالات الصناعية، وقد تشمل هذه الأعمال المعدنية (بشكل أساسي في صناعة السبائك المعدنية) وصناعة الإلكترونيات (كغاز وقائي وحامل في عمليات الترسيب وللتنظيف في الحفر وفي عمليات الاختزال) وبعض التطبيقات في محطات توليد الكهرباء لتبريد المولدات أو لمنع التآكل في خطوط أنابيب محطات الطاقة.
- إنتاج الوقود: أيضاً يتم استخدام طاقة الهيدروجين لمعالجة النفط الخام إلى وقود مكرر مثل: البنزين والديزل، حيث زاد استخدام الهيدروجين في بعض المصافي في السنوات الأخيرة الماضية لأسباب مختلفة مثل: زيادة استهلاك النفط في الاقتصادات النامية في دول مثل الصين والهند واللوائح الصارمة، هيدروجين الذي تستهلكه مصافي النفط في جميع أنحاء العالم من خلال مصانع الهيدروجين الكبيرة التي تولد طاقة الهيدروجين من خلال الغاز الطبيعي أو من أنواع الوقود الهيدروكربوني الأخرى.
- استخدام طاقة الهيدروجين في المركبات: قد يعتمد الاهتمام بطاقة الهيدروجين كوقود للنقل على قدرته على الإنتاج المحلي واستخدامه في خلايا الوقود من أجل المركبات الكهربائية ذات الكفاءة العالية والتي لا تصدر أي انبعاثات، حيث تعتبر خلية الوقود أكثر كفاءة مرتين إلى ثلاث مرات من محرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل بالبنزين، ويعد استخدام الهيدروجين في بعض المركبات محوراً رئيسياً لأبحاث خلايا الوقود وتطويرها، ومعظم المركبات التي تعمل بالوقود الهيدروجين هي سيارات وحافلات بها محرك كهربائي يعمل بخلية وقود الهيدروجين، ولكن أدت التكلفة العالية لخلايا الوقود والتوافر المحدود لمحطات التزويد بالوقود الهيدروجين إلى الحد من عدد المركبات التي تعمل بالوقود الهيدروجين.
- وقود الصواريخ هو استخدام رئيسي آخر لطاقة الهيدروجين: بدأت الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) بالفعل في استخدام طاقة الهيدروجين السائلة في الخمسينيات من القرن الماضي كوقود للصواريخ، حيث كانت ناسا هي واحدة من أوائل من استخدم خلايا وقود الهيدروجين لتشغيل الأنظمة الكهربائية على المركبات الفضائية.
