الهيدروجين: طيف من الفرص

12/10/2022

بينما يحاول العالم انتزاع نفسه من قبضة الوقود الأحفوري ، يبحث العلماء بسرعة عن بدائل قابلة للتطبيق يمكن أن تنقلنا إلى مستقبل أكثر خضرة. أحد أنواع الوقود البديلة هو الهيدروجين. 

الهيدروجين هو أحد اللبنات الأساسية للحياة العضوية إلى جانب الكربون ، ولكن من الصعب الحصول على الهيدروجين النقي النقي - فهو موجود فقط في الغلاف الجوي عند حوالي 0.6 جزء في المليون. لذلك فإن تصنيع الهيدروجين على نطاق صناعي ضروري ليكون خيارًا عمليًا.

إذن ، ما هي المصادر والطرق المختلفة لإنتاج الهيدروجين؟ تابع القراءة لمعرفة ذلك.

ألوان الهيدروجين

بمجرد عزله ، يصبح الهيدروجين واعدًا جدًا كمصدر وقود لمحركات الاحتراق وخلايا الوقود وكبديل لتسخين الغاز الطبيعي.

الهيدروجين واعد كمصدر للوقود ليحل محل الغاز الطبيعي أو البترول. ومع ذلك ، تمثل حلول النقل والتخزين عقبة مستمرة.
الهيدروجين واعد كمصدر للوقود ليحل محل الغاز الطبيعي أو البترول. ومع ذلك ، تمثل حلول النقل والتخزين عقبة مستمرة.

في حين أن الهيدروجين غاز عديم اللون ، فقد تم ترميز المناقشة حول الهيدروجين ثنائي الذرة للتمييز بسهولة بين المصادر المختلفة وعمليات الإنتاج. لم يتم تعريفها رسميًا ولكنها تسمية مفيدة عندما يتعلق الأمر بفهم الاستدامة في الصناعة.

رمادي

يعتبر الهيدروجين الرمادي أكثر طرق الإنتاج شيوعًا في الوقت الحالي ، حيث يمثل حوالي 50 ٪ من إجمالي الهيدروجين المنتج. تأخذ هذه العملية الغاز الطبيعي - أي الميثان - وتتفاعل مع الماء في عملية تسمى إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار. ينتج عن هذا التفاعل غاز الهيدروجين وأول أكسيد الكربون ، وهذا الأخير سام ، لذلك يتفاعل بشكل أكبر مع الماء لإنتاج الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون من خلال تفاعل التحول بين الغاز والماء.

هذه العملية كثيفة الاستخدام للطاقة للحفاظ على بيئة عالية الحرارة ، بالإضافة إلى أنها تنتج أيضًا كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون (5-6 أطنان لكل طن من غاز الهيدروجين المنتج).

البني والأسود

يشير الهيدروجين البني والأسود إلى ما يتم استخراجه من الفحم البني والأسود. يتم تسخين الفحم بالبخار والأكسجين في عملية تسمى تغويز الفحم ، ويتأكسد جزئيًا لإنتاج ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والماء وغاز الهيدروجين. يمكن أن يتفاعل أول أكسيد الكربون بشكل أكبر لتقليل المنتجات الثانوية السامة.

الأزرق

هذه الطريقة في إنتاج الهيدروجين هي نفسها تمامًا مثل الرمادي والبني والأسود ، في إشارة إلى أي هيدروجين مصنوع من المواد الأولية للوقود الأحفوري. ومع ذلك ، يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون الناتج في التفاعل لتجنب إطلاقه في الغلاف الجوي وتقليل التأثير على تأثيرات تغير المناخ. يمكن تخزينه في أعماق الأرض (على أمل أن يصبح وقودًا أحفوريًا مرة أخرى) أو إعادة استخدامه لعمليات صناعية أخرى. 

أخضر

غالبًا ما يشير الهيدروجين الأخضر إلى عملية تصنيع الهيدروجين عن طريق التقسيم الكهربائي للماء ، حيث يتم الحصول على الكهرباء من الطاقة المتجددة بشكل صارم. تستخدم هذه العملية الكهرباء لتحليل الماء إلى غازات هيدروجين وأكسجين ، باستخدام عمليات الأكسدة والاختزال. 

يمكن أن يشير الهيدروجين الأخضر أيضًا على نطاق أوسع إلى أي شكل متجدد من إنتاج الهيدروجين ، بما في ذلك التغويز أو إعادة تشكيل البخار للكتلة الحيوية والوقود الحيوي ، على عكس الوقود الأحفوري.

الهيدروجين الأخضر هو المعيار الذهبي لإنتاج H2 ، باستخدام موارد متجددة بالكامل.
الهيدروجين الأخضر هو المعيار الذهبي لـ H.2 الإنتاج ، باستخدام موارد متجددة بالكامل. 

كما هو الحال حاليًا ، يأتي حوالي 4 ٪ فقط من الهيدروجين المنتج صناعيًا من التحليل الكهربائي ، مع نسبة أقل يتم إنتاجها من خلال مصادر الكهرباء المتجددة البحتة. هذا في المقام الأول لأن تقسيم الماء ليس عملية غير مكلفة ، ولكن نظرًا لأنه أصبح أكثر شيوعًا ، فمن المقرر أن تصبح هذه التكلفة قابلة للمقارنة بالغاز والبترول. 

أصفر 

الهيدروجين الأصفر هو شكل أقل تحديدًا من الهيدروجين الأخضر ، حيث يتم استخدامه لوصف تقسيم الماء عن طريق التحليل الكهربائي باستخدام أي مصدر للكهرباء. يتم استخدامه أحيانًا لتحديد التحليل الكهربائي الذي يعمل بالطاقة الشمسية ، ولكن يمكن أن يشمل أيضًا مصادر أخرى للطاقة الكهربائية مثل الرياح أو الطاقة الكهرومائية أو حرق الوقود الأحفوري.

بنفسجي

تُعرف أيضًا باسم الهيدروجين الوردي أو الأحمر ، وهي مرة أخرى عملية تحلل مائي لتكوين الهيدروجين من انقسام الماء. ومع ذلك ، يشير هذا تحديدًا إلى الكهرباء التي يتم إنتاجها عن طريق الانشطار النووي في محطات الطاقة النووية. في حين أنها لا تنبعث منها غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون ، إلا أن هناك تأثيرات بيئية أخرى مرتبطة بالنفايات النووية. 

تركواز

مثل الهيدروجين الرمادي ، تستخدم هذه الطريقة الغاز الطبيعي كمادة وسيطة. ومع ذلك ، بدلاً من إعادة التكوين بالبخار ، يتم تسخين الميثان بحيث يتحلل حرارياً إلى غاز الهيدروجين والكربون الصلب (على عكس ثاني أكسيد الكربون). هذا صديق للبيئة فيما يتعلق بانبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، ولكن كمية الطاقة المطلوبة لتسخين الميثان بشكل كافٍ بحيث يتحلل (ما يزيد قليلاً عن 1000 درجة مئوية) ليس بالأمر الهين.

أبيض

هذا هو أحد ألوان الهيدروجين الأقل شهرة ، في إشارة إلى الهيدروجين الجيولوجي النادر الذي يحدث بشكل طبيعي. عادة ما يتم استخراجه كمنتج ثانوي لتكرير الوقود الأحفوري.

Chemwatch هنا للمساعدة

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الأنواع المختلفة من المواد الكيميائية ، أو كيفية تقليل المخاطر أثناء العمل مع المواد الكيميائية ، فنحن هنا للمساعدة. لدينا أدوات لمساعدتك في إعداد التقارير الإلزامية ، وكذلك إنشاء ملفات SDS وتقييمات المخاطر. لدينا أيضًا مكتبة لـ بينرس تغطي لوائح السلامة العالمية والتدريب على البرامج والدورات المعتمدة ومتطلبات الملصقات. لمزيد من المعلومات ، اتصل بنا اليوم على مبيعات @chemwatchصافي.

مصادر:

استفسار سريع