إنتاج الهيدروجين وتخزينه واستخدامه

كثيراً ما يثار نقاش حاد حول توافر الطاقة بشكل مستمر وموازنة العرض والطلب. ويُعدّ تخزين الهيدروجين أمراً لا غنى عنه في جميع أنظمة الطاقة الخالية من الوقود الأحفوري. ويحظى الهيدروجين الأخضر باهتمام متزايد نظراً لخصائصه الفيزيائية البيئية الفريدة ودوره المحوري في التحولات الاقتصادية.

ميزة المحافظ المهنية بعد معالجة الهيدروجينالتحكم في تدفق الهيدروجينوقياس الضغط.في مجال إنتاج الهيدروجين الأخضر، يتطلب توسيع حجم المحلل الكهربائي زيادة حجم المكدس. كما أن تزايد الطلب على مراقبة تدفق الهيدروجين يستلزم تقليل انخفاض الضغط إلى أدنى حد، وهو أمر ضروري للحفاظ على الكفاءة المثلى وضمان توصيل غاز الهيدروجين بمعدل التدفق المطلوب.

تخزين ونقل الهيدروجين

تزداد أهمية تخزين ونقل الهيدروجين في سلسلة إمداده. توجد عدة سيناريوهات مصممة لتخزين ونقل الهيدروجين، ولكل منها مزاياها وعيوبها، مثل التسييل، والضغط العالي، والتخزين في سوائل حاملة كالأمونيا أو الإيثانول، وحاملات الهيدروجين العضوية السائلة، والربط في هيدريدات المعادن. دعونا نستعرض مزايا وعيوب هذه السيناريوهات بالتفصيل.

رقم 1 التسييل

يتم تبريد الهيدروجين إلى -253 درجة مئوية أو -423 درجة فهرنهايت ليتحول من غاز إلى سائل. يتميز الهيدروجين المسال بكثافة عالية تجعله مناسبًا للنقل لمسافات طويلة، كما أن حجمه الصغير مثالي لتطبيقات مثل صناعة الطيران والفضاء أو مرافق التخزين المركزية. مع ذلك، تتطلب عملية التسييل طاقة كبيرة، قد تصل إلى 30% من محتوى الهيدروجين. إضافةً إلى ذلك، تتزايد تكلفة الحفاظ على درجات الحرارة المنخفضة جدًا بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، يتبخر الهيدروجين مع مرور الوقت.

رقم 2: الضغط العالي

يُعدّ الضغط العالي الحل الأمثل والأكثر شيوعًا إذا ما أُعطيت الأولوية لسهولة الاستخدام والبساطة. يؤدي ضغط الهيدروجين إلى تقليل حجمه في ظروف الضغط العالي، مثل 700 بار، مما يجعله مثاليًا لخزانات التخزين ومركبات خلايا الوقود.

رقم 3: ناقلات السوائل

تُعتبر المواد الحاملة السائلة، كالأمونيا والإيثانول، من العوامل المحورية في مجال نقل الهيدروجين. تتميز الأمونيا بمحتوى هيدروجيني هائل بالنسبة لوزنها، دون قيود على الضغط أو درجة الحرارة؛ إلا أن استخلاص الهيدروجين منها يتطلب تفاعلات تحفيزية. وتفرض الأمونيا السامة معايير صارمة على بروتوكولات التعامل معها، مع إيلاء أهمية بالغة لكل من الخبرة الفنية والوعي بالسلامة.

التطبيقات الصناعية للهيدروجين

يُستخدم الهيدروجين في مصافي البترول لإنتاج منتجات ثانوية مثل الديزل والبنزين، مما يُسهم في تقليل الشوائب في المنتجات النهائية. إضافةً إلى ذلك، تُنتج مركبات أخرى تعتمد على الهيدروجين، مثل الأمونيا والميثانول. وتشمل تطبيقاته الأخرى الصناعات التالية:

الأسمدة الزراعية

✤ لحام الهيدروجين الذري

✤ المنتجات الإلكترونية

صناعات الزجاج

صناعات الطيران

✤صناعة المعادن

✤صناعة الطيران والفضاء

يُعدّ مقياس تدفق الكتلة متعدد الاستخدامات من كوريوليلز مثاليًا لقياس تدفق المدخل والمخرج، ودرجة الحرارة، والضغط. كما يتيح ضبط المعايير بسهولة لتحسين التكاليف على المدى الطويل.