1.ما هي طاقة الهيدروجين
الهيدروجين، العنصر الأول في الجدول الدوري، يحتوي على أقل عدد من البروتونات، بروتون واحد فقط. ذرة الهيدروجين هي أيضًا أصغر وأخف الذرات. يظهر الهيدروجين على الأرض بشكل رئيسي في صورته المركبة، وأبرزها الماء، المادة الأكثر انتشارًا في الكون.
للهيدروجين قيمة احتراق عالية جدًا. قارن كمية الحرارة المنبعثة من حرق نفس الكتلة من الغاز الطبيعي والبنزين والهيدروجين:
تحت نفس الظروف،
حرق 1 غرام من الغاز الطبيعي، حسب القياس، ينتج حوالي 55.81 كيلو جول من الحرارة؛
يؤدي حرق جرام واحد من البنزين إلى إطلاق حوالي 48.4 كيلوجول من الحرارة؛
يؤدي حرق جرام واحد من الهيدروجين إلى إطلاق حوالي 142.9 كيلوجول من الحرارة.
يُنتج احتراق الهيدروجين حرارةً تفوق حرارة الغاز الطبيعي بـ 2.56 مرة، وحرارةً تفوق حرارة البنزين بـ 2.95 مرة. ومن خلال هذه البيانات، يتضح جليًا أن الهيدروجين يتمتع بالخصائص الأساسية للوقود المثالي، ألا وهي: قيمة احتراق عالية!
تُصنّف طاقة الهيدروجين بشكل رئيسي ضمن الطاقة الثانوية، ويكمن السر في مدى توافق منطقها وتقنيتها واقتصادها مع أهمية وقيمة التوازن البيئي والحوكمة البيئية وتغير المناخ. تُشكّل الطاقة الثانوية حلقة الوصل بين الطاقة الأولية ومستخدمي الطاقة، ويمكن تقسيمها إلى فئتين: الأولى "مصدر أداء العمليات"، والثانية "طاقة الجسم الحاملة للطاقة". ولا شك أن الطاقة الكهربائية هي "مصدر أداء العمليات" الأكثر استخدامًا، بينما تُعدّ البنزين والديزل والكيروسين "مصدر الطاقة الحيوية" الأكثر استخدامًا.
من الناحية المنطقية، نظرًا لصعوبة تخزين "مصادر أداء العمليات" مباشرةً بكميات كبيرة، فإن مركبات النقل الحديثة عالية الحركة، كالسيارات والسفن والطائرات، لا تستطيع استخدام كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية من محطات توليد الطاقة. وبدلًا من ذلك، لا يمكنها سوى استخدام كميات كبيرة من "الطاقة التي تحتوي على طاقة" مثل البنزين والديزل وكيروسين الطائرات والغاز الطبيعي المسال.
مع ذلك، قد لا يدوم التقليد دائمًا، وقد لا يكون دائمًا منطقيًا. مع صعود وتطور المركبات الكهربائية والمركبات الكهربائية الهجينة، يُمكن أن يحل "مصدر أداء العملية" محل "الطاقة التي تحتوي على طاقة". ووفقًا للمنطق، مع استمرار استهلاك الطاقة الأحفورية، ستُستنفد الموارد في النهاية، وستظهر حتمًا "طاقة تحتوي على طاقة" جديدة، أبرزها طاقة الهيدروجين.
الهيدروجين متوفر بكثرة في الطبيعة، ويُشكل ما يُقدر بنحو 75% من كتلة الكون. وهو موجود بكثرة في الهواء والماء والوقود الأحفوري وجميع أنواع الكربوهيدرات.
يتميز الهيدروجين بأداء احتراق جيد، ونقطة اشتعال عالية، ونطاق احتراق واسع، وسرعة احتراق عالية. من حيث القيمة الحرارية والاحتراق، يُعد الهيدروجين طاقة عالية الجودة وفعالة بلا شك. بالإضافة إلى ذلك، فهو غير سام. بالإضافة إلى إنتاجه للماء وكمية صغيرة من نتريد الهيدروجين بعد الاحتراق، فإنه لا يُنتج ملوثات ضارة بالبيئة، ولا يُصدر انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. لذلك، تُصنف طاقة الهيدروجين ضمن الطاقة النظيفة، مما يُسهم بشكل كبير في إدارة البيئة وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
2. دور طاقة الهيدروجين
تتمتع طاقة الهيدروجين بسلسلة صناعية ضخمة تغطي تحضير الهيدروجين وتخزينه ونقله وإعادة تزويده بالوقود وخلايا الوقود والتطبيقات النهائية.
في مجال توليد الطاقة، يمكن استخدام طاقة الهيدروجين لتوليد الطاقة النظيفة لموازنة الطلب على الطاقة وحل مشكلة نقص إمدادات الطاقة خلال ساعات الذروة.
في التدفئة، يمكن خلط طاقة الهيدروجين مع الغاز الطبيعي، وهو أحد مصادر الطاقة القليلة منخفضة الكربون التي يمكنها التنافس مع الغاز الطبيعي في المستقبل.
وفي قطاع الطيران، الذي ينبعث منه أكثر من 900 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون كل عام، تعد طاقة الهيدروجين الوسيلة الرئيسية لتطوير الطيران منخفض الكربون.
في المجال العسكري، يمكن استخدام خلية وقود الهيدروجين في المجال العسكري ولها مزايا الهدوء، ويمكن أن تنتج تيار مستمر، وتحويل الطاقة العالية، وهي شرط مهم لتخفي الغواصة.
تتميز مركبات الهيدروجين بأداء احتراق ممتاز، واشتعال سريع، وقيمة حرارية عالية، واحتياطيات وفيرة، وغيرها من المزايا. وتتمتع طاقة الهيدروجين بمصادر وتطبيقات واسعة، مما يُسهم في خفض نسبة الطاقة الأحفورية بشكل فعال.
إن تحسين مستوى التنمية النظيفة وتطوير طاقة الهيدروجين يشكلان ركيزة مهمة لبناء نظام إمداد بالطاقة "متكامل متعدد الطاقات"، ومحركاً رئيسياً لتحويل الطاقة وترقيتها.
وقت النشر: ١٩ أبريل ٢٠٢٣