Published in: الطاقات المتجددة

طاقة الهيدروجين

Author م. ثراء حمود

Published on: 6 ديسمبر، 2023

م. ثراء حمود

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

من بين مصادر الطاقة المُتجدّدة الهيدروجين الذي يعدُّ مصدراً بديلاً للطاقة، وأحد التحوُّلات الهامة في عالم الطاقة، والذي من شأنه تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية، والوصول إلى مستقبلٍ أرقى للبشرية.

الهيدروجين وخصائصه

يُرمز لعنصر الهيدروجين بالرمز H، وهو غازٌ غير سام، وعديم الرائحة واللون، وقابلٌ للاشتعال بسرعة، كما أنه من أكثر العناصر وفرةً في الكون، ويشكّل حوالي 75 بالمئة من جميع العناصر الأخرى، وهو من أخفّ العناصر، وذو تركيبٍ إلكترونيّ بسيطٍ فيزيائياً، ويتواجد في الحالة الغازية عند درجة الحرارة والضغط الطبيعيين، ويتحول إلى الحالة السائلة تحت ضغوطٍ عالية، ودرجات حرارةٍ قليلةٍ جداً. ^[1]

ما هي طرق توليد الهيدروجين؟

لا يوجد الهيدروجين في الطبيعة معزولاً، بل يجب فصله عن العناصر الأخرى للحصول عليه، وفيما يلي أهمُّ طرق توليد الهيدروجين. ^{[2] [3]}

1- توليد الهيدروجين من الوقود الأحفوري

يمكن توليد الهيدروجين من الغاز الطبيعي بأكثر من طريقة، وأهمّها طريقة التحسين بالبخار، وهي الطريقة الأكثر شيوعاً، والأقل تكلفةً لإنتاج الهيدروجين عن طريق تفاعل الميثان مع بخارٍ ذي حرارةٍ عالية، وينتج عن هذا التفاعل أول أوكسيد الكربون والهيدروجين، ومن ثم تتمّ معالجة أول أوكسيد الكربون مع البخار لنحصل في نهاية التفاعل على الهدروجين النقي، وتتميز هذه الطريقة بتكلفةٍ ليست بعالية ومردودٍ كبير، كما يمكن توليد الهيدروجين من الفحم، والتي تُعتبر من التقنيات القديمة المُستعملة في إنتاج الهيدروجين.

2- توليد الهيدروجين بتحليل الماء كهربائياً

هذه العملية تُستخدم فيها الكهرباء لتحليل جزيء الماء إلى مكونيه الأساسيين أي الأوكسجين والهيدروجين، ويمكن أن يتمَّ ذلك عن طريق استخدام الكهرباء الناتجة عن المصادر المتجددة، كالطاقة الشمسية، وغيرها نظراً لأن هذه العملية تحتاج إلى طاقةٍ كهربائيةٍ عالية، وبالتالي تزداد تكلفة الإنتاج فيها.

ومن هنا دخلت تقنية الخلايا الضوئية حيز الاستخدام لإنتاج الهيدروجين، وذلك نظراً لما تحققه من وفرةٍ في التكلفة التشغيلية. هناك طرقٌ متعددةٌ لإنتاج الهيدروجين، ومنها ما هو قيد البحث والتطوير، كتوليد الهيدروجين بالتركيب الضوئي الحيوي، وبتحليل الماء عن طريق التفاعلات الكيميائية الحرارية.

ما هي استخدامات الهيدروجين؟

يُعتبر الهيدروجين وقوداً للمستقبل، ويمكن أن يحلَّ محل مصادر الطاقة أو أن يكون الوسيط الناقل لها، ولعل أبرز هذه الاستخدامات في النقل، والتجارة، والتطبيقات الصناعية، والسكنية، ويعتقد العلماء أن طاقة الهيدروجين يمكن أن تكون وسيلةً أكثر كفاءةً لتزويد عالمنا بالطاقة، وخاصةً أنه عديم الانبعاثات، أو يتمُّ إنتاجه بانبعاثات كربونٍ منخفضة أو معدومة، وهناك مركبات تعمل على طاقة الهيدروجين، والتي من شأنها تقليل الانبعاثات الكربونية في الهواء، وتحسين جودة الهواء، كما يمكن أن يكون ناقلاً للطاقة من مصادر أخرى. ^[4]

ما هي التحديات التي تواجه اعتماد الطاقة الهدروجينية؟

على الرغم من أهمية الهيدروجين في المستقبل الواعد، فإن اعتماده كطاقةٍ بديلةٍ عن الوقود الأحفوري تواجه تحدياتٍ عديدة أولها تكلفة الإنتاج باهظة الثمن، والتي تعدُّ من أهمّ التحديات أمام الهيدروجين، حيث يكلف إنتاج كيلو غرام واحد من الهيدروجين ما يعادل من 3 إلى 8 دولارات، بالإضافة إلى أنها تتطلب استثماراتٍ كبيرة لإنشاء بنيةٍ تحتيةٍ قويةٍ ومناسبة.

أما بالنسبة للسلامة، فلابدَّ من التقيُّد بمعايير السلامة، وذلك لأنه سريع الاشتعال، ويتطلب معالجةً خاصة. إضافةً إلى ذلك عدم وجود حوافز أو دعم من قبل الحكومات لتنمية هذه المشاريع، كل هذه الأسباب وغيرها تحتاج إلى جهودٍ للتغلب على هذه التحديات لتحقيق الاستثمار الأمثل للهيدروجين. ^[5]