تطوير تقنية الهيدروجين الأخضر
تكنولوجيا طاقة الهيدروجين الخضراء هي استخدام الطاقة المتجددة لإنتاج الهيدروجين ، وتحويل الطاقة المتجددة إلى طاقة كهربائية من خلال الخلايا الشمسية والمراوح ومضخات المياه ومجموعات المولدات الأخرى ، ويتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى هيدروجين من خلال معدات إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للمياه ، والهيدروجين هو تخزينها أو نقلها مباشرة إلى محطات تطبيقات الهيدروجين ، مثل وقود الطاقة أو النقل ، والمواد الخام الكيميائية ، وما إلى ذلك لتلبية احتياجات الصناعات المختلفة لطاقة الهيدروجين. بالإضافة إلى إنتاج الهيدروجين التقليدي من التحليل الكهربائي للماء ، فقد تم أيضًا اشتقاق بعض تقنيات إنتاج الهيدروجين الجديدة التي لا تزال في مرحلة الأبحاث المختبرية في السنوات الأخيرة ، مثل إنتاج الهيدروجين الشمسي ، وإنتاج الهيدروجين في الكتلة الحيوية ، والاستخدام الحراري للطاقة النووية.
يعتبر إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للمياه أكثر تقنيات إنتاج الهيدروجين الأخضر نضجًا. يتم توليد الهيدروجين والأكسجين عن طريق التحليل الكهربائي ، ولا يتم تفريغ أي مركبات تحتوي على الكربون أثناء عملية إنتاج الهيدروجين ، وهو ما يتماشى مع مفهوم التنمية الخضراء والمستدامة. يتم تحويل الهيدروجين الذي تم الحصول عليه إلى طاقة كهربائية ودمجها في شبكة الطاقة أو تزويده مباشرة بالحمل ، مما يحسن كفاءة الاستخدام الشامل لنظام الطاقة ، ويساعد على حل مشكلة استهلاك الطاقة الجديدة ، ويضمن التشغيل الآمن والمستقر نظام الطاقة. نظرًا لتكلفتها العالية نسبيًا وكفاءتها المنخفضة واستهلاكها العالي للطاقة وعوامل أخرى ، فإن تسويق تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للمياه مقيد بسبب معداتها البسيطة ،
وفقًا للأنواع المختلفة من الإلكتروليتات ، تنقسم تقنيات إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء بشكل أساسي إلى الفئات التالية: التحليل الكهربائي القلوي (تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين ALK) ، التحليل الكهربائي لغشاء تبادل البروتون (تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين PEM) ، التحليل الكهربائي لغشاء تبادل أنيون البوليمر الصلب (SPAEM) التكنولوجيا) ، خلايا التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب (تكنولوجيا SOEC).
في الوقت الحاضر ، تعد تقنية إنتاج الهيدروجين المائي القلوي هي الأكثر نضجًا ، وتكلفة إنتاج الهيدروجين منخفضة نسبيًا. لقد حقق بشكل أساسي تطبيق صناعي واسع النطاق ، لكن كفاءة الطاقة منخفضة ؛ تتمتع تقنية إنتاج الهيدروجين PEM بنطاق طاقة تشغيل أوسع ووقت بدء أقصر. يمكن أن يحقق التحليل الكهربائي عالي الكثافة الحالية ، واستهلاك منخفض للطاقة ، وحجم صغير ، ونقاء عالي للغاز المتولد ، ويسهل تحقيق ضغط عالٍ ، ويمكن أن يتكيف بشكل جيد مع تقلبات الطاقة المتجددة.
وجدت بعض الدراسات أن SOEC يمكن أن يعمل في ظل إنتاج طاقة ديناميكي دون توهين واضح. إن خفض تكلفة إنتاج الهيدروجين الكهربائي للماء القلوي وتكنولوجيا إنتاج الهيدروجين PEM محدود ، وستركز الأبحاث اللاحقة على التوازن بين التكلفة والكفاءة والمرونة. تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء بالأكسيد الصلب هي تقنية إنتاج هيدروجين الماء كهربائياً بأقل استهلاك للطاقة وأعلى كفاءة في تحويل الطاقة.