تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر.. 4 طرق لتلبية احتياجات الطاقة

تتعدد تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر، وتُصنف بشكل أساسي إلى 4 طرق رئيسية. هذه التقنيات تُعد عنصراً حيوياً لتمكين استخدام واسع النطاق للهيدروجين الأخضر على الصعيدين المحلي و العالمي .

تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر

يمثل تخزين الهيدروجين تحديًا نظرًا لكثافته المنخفضة في الظروف القياسية تشمل تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر في التخزين و تقسم طرق تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر إلى أربع طرق رئيسية هي :

1-تخزين الهيدروجين الغازي المضغوط

الهيدروجين المضغوط هو الحالة الغازية لطاقة الهيدروجين حيث يُضخ غاز الهيدروجين إلى مدخل الضاغط، وهي عملية مُكثّفة تؤثر بشكل كبير على التكلفة ومن الممكن بعد ذلك تخزين الهيدروجين في أسطوانات أو أنابيب غاز بضغوط تتراوح بين 200 و500 بار.

وتعتبر أوعية الضغط المغلفة بالسماد (COPVs ) الطريقة المفضلة لتخزين الهيدروجين المضغوط ومع ذلك، فإن المركبات البخارية متعددة الاستخدامات خفيفة الوزن وأكثر ملاءمة لنقل وتخزين الهيدروجين على نطاق واسع و هناك خمس أنواع هي :

النوع الأول : مصنوع من الفولاذ
النوع الثاني : مصنوع من الفولاذ مع غلاف من الألياف الزجاجية أو الإطار المركب
النوع الثالث : مصنوع من بطانة من الألومنيوم ومغلف بالكامل بألياف الكربون المركبة
النوع الرابع: مصنوع من بطانة بوليمر ومغلف بالكامل بمركب ألياف الكربون
النوع الخامس : COPV بدون بطانة مغلفة بالكامل بألياف الكربون المركبة

تُعتبر مركبات النقل الجماعي من النوعين 3 و 4 الأفضل، وتُستخدم غالبًا لنقل الهيدروجين المضغوط. ويعود ذلك إلى خفة وزنها، مما يُسهّل نقلها برًا ونظرا لكثافة الهيدروجين المنخفضة، فإن له تطبيقات قليلة.

يعد التخزين الغازي عالي الضغط طريقة تخزين شائعة ومباشرة مستخدمة على نطاق واسع وبسيطة وسهلة لسرعة الشحن والإطلاق سريعة و لا تُستخدم طريقة تخزين الغاز المضغوط هذه في المركبات المنقولة على الطرق فحسب، بل تُستخدم أيضًا في التطبيقات الثابتة في محطات الوقود لتوزيع الهيدروجين وتوليد الطاقة الثابتة.

2- التخزين الجيولوجي للهيدروجين

يمكن تخزين الهيدروجين المشتق من الطاقة المتجددة بكميات كبيرة في شكله الغازي و يتم حصاد الطاقة المتجددة من مصادر مثل الرياح أو الطاقة الشمسية خلال فصل الصيف أو فترات الرياح وتخزينها تحت الأرض لاستخدامها لاحقًا في التطبيقات الجيولوجية، يتم تخزين غاز الهيدروجين تحت الأرض بكميات كبيرة و يمكن تخزين الهيدروجين في:

كهوف الملح
حقول النفط والغاز المستنفدة
طبقات المياه الجوفية

3- تخزين الهيدروجين المسال

يمكن تحويل الهيدروجين إلى سائل وتخزينه في شكله السائل كما هو الحال مع مصادر الطاقة الأخرى ولكي يكون هذا التطبيق قابلاً للتطبيق، يجب تخزين الهيدروجين في خزانات معزولة تحت درجات حرارة منخفضة للغاية تبلغ -253 درجة مئوية.

ويتم ذلك لمنع تبخر الوقود و صيانة الهيدروجين المُسال مُكلفة. كما يُفقد 33% من الطاقة أثناء عملية التسييل و الوقت المناسب لاستخدام الهيدروجين المسال هو عندما يتم نقله لمسافات طويلة وبكميات كبيرة حيث يتيح تسييل الهيدروجين نقل أحجام أكبر من الشكل الغاز.

تسييل الهيدروجين يتطلب كمية كبيرة من طاقة التبريد، فإن تسييل 1 كجم من الهيدروجين يتطلب 4-10 كيلووات ساعة من الكهرباء، مما يزيد من تكلفة تخزين الهيدروجين واستخدامه.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تستخدم حاويات تخزين الهيدروجين السائل حاويات خاصة ذات درجة حرارة منخفضة للغاية. درجة حرارة.

ونظرًا لأن تعبئة وعزل تخزين الهيدروجين السائل يمكن أن يؤدي بسهولة إلى خسائر تبخر أعلى، فإن تكلفة التخزين أكثر تكلفة وتكنولوجيا السلامة أكثر تعقيدًا. حاويات تخزين الهيدروجين المعزولة للغاية.

4 – التخزين القائم على المواد

التخزين المعتمد على المواد هو عندما يتم استخدام المواد الصلبة أو السائلة لربط الهيدروجين عن طريق التفاعل الكيميائي وتسمح المواد بامتصاص الهيدروجين في درجات حرارة الغرفة و عادةً ما تتنافر جزيئات الهيدروجين، مما يُصعّب تخزين الطاقة في مساحة مضغوطة.

وتسمح مكونات المواد المستخدمة في هذا التطبيق بالتخزين عند ضغط منخفض وأحجام أكبر و لا يزال البحث جاريًا حول كيفية تحسين تخزين الهيدروجين باستخدام المواد، ويُعتقد أن هذه الطريقة ستوفر إمكانيات أكبر لاستخدام الهيدروجين في المركبات ذات السعة الأكبر والتكاليف المنخفضة.

فيديو .. التقنيات الحديثة لإنتاج و نقل وتخزين الهيدروجين

ختامًا، تكتسب تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر أهمية كبيرة كحل واعد لمواجهة تحديات تغير المناخ وتأمين مصادر طاقة نظيفة و البحث والتطوير في مجال تخزين الهيدروجين الأخضر مستمر بوتيرة سريعة، مما يمهد الطريق لاستخدام أوسع للهيدروجين الأخضر كوقود نظيف ومستدام .

مراجع :