از 200 سال پیش که اولین موتور احتراقی با هیدروژن کار می کرد، فناوری هیدروژن توجه مردم را در سراسر جهان به خود جلب کرده است. هدف فناوری هیدروژن ایجاد و استفاده از هیدروژن به عنوان یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر است که می تواند برای تامین انرژی خودروها، خانه ها و انواع دیگر اهداف تجاری مورد استفاده قرار گیرد.
هیدروژن در توانایی خود برای تبدیل شدن به یک سوخت سبک وزن و پرانرژی و بدون انتشار مستقیم آلاینده ها مانند گازهای گلخانه ای منحصر به فرد است. این مهم است زیرا انتظار می رود که جهان را کمتر به سوخت های فسیلی وابسته کند و همزمان انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهد.
در آینده ای نزدیک، هیدروژن احتمالاً از منابع مختلف انرژی ساخته می شود، ذخیره می شود، به جایی که مورد نیاز است منتقل می شود و سپس به طور تمیز به گرما و الکتریسیته تبدیل می شود و آن را به منبع اصلی انرژی در جهان تبدیل می کند.
فهرست مندرجات
وضعیت فعلی فناوری انرژی هیدروژن
پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر در انرژی هیدروژن
آینده فناوری انرژی هیدروژن
انرژی هیدروژن: پتانسیل و چالش ها
وضعیت فعلی فناوری انرژی هیدروژن
هیدروژن یک حامل انرژی همه کاره است که می تواند برای کاهش انتشار کربن در بسیاری از مناطق مختلف مانند حمل و نقل، مواد شیمیایی، فلزات، ساختمان ها و تولید برق مورد استفاده قرار گیرد. پیش از این تصور می شد که این بخش ها از نظر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای دشوار هستند.
آژانس بین المللی انرژی (IEA) می گوید: که هیدروژن بیشتر در صنایع شیمیایی و پتروشیمی استفاده می شود. به عنوان مثال، از آن برای تصفیه روغن و تولید آمونیاک و متانول استفاده می شود. همچنین برای فرآوری فلزات و تولید مواد غذایی استفاده می شود. آژانس بین المللی انرژی دیگر گزارش بیان می کند که هیدروژن همچنین به عنوان سوخت در اکتشافات فضایی و به عنوان یک جاذب اکسیژن در عملیات حرارتی فلزات استفاده می شود.
در اینجا چند مورد دیگر استفاده از انرژی هیدروژن وجود دارد که در حال حاضر در حال تولید انبوه هستند یا پیشرفت یا پیشرفت قابل توجهی دارند.
- تدارکات انبار: سلول های سوخت هیدروژن می‌تواند کامیون‌های تمیز، لیفتراک‌ها، جک‌های پالت و دیگر وسایل نقلیه داخلی کارخانه‌ای که نیاز به سوخت‌گیری سریع و زمان‌های طولانی کار دارند، تامین کند.
- زنجیره تامین جهانی: انرژی هیدروژن می تواند به کامیون های مسافت طولانی و وسایل نقلیه تحویل محلی برد و قدرت مورد نیاز آنها را بدهد و در عین حال انتشار کربن و آلودگی صوتی را کاهش دهد.
- تولید شیشه: هیدروژن برای ذوب مواد خام مانند ماسه سیلیس در دمای بالا، جایگزینی گاز طبیعی و کاهش انتشار CO2 استفاده می شود.
- تولید لوازم الکترونیکی: هیدروژن به‌عنوان «گاز حامل» برای قرار دادن لایه‌های نازک مواد روی ویفرهای سیلیکونی استفاده می‌شود که امکان ساخت سلول‌های خورشیدی و میکروتراشه‌ها را فراهم می‌کند.
الکترولیزها وسایلی هستند که از الکتریسیته برای تقسیم آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده می کنند. این دستگاه‌ها می‌توانند انعطاف‌پذیری بهتری در بازار داشته باشند، زیرا می‌توانند هیدروژن را در صورت وجود برق تجدیدپذیر بیش از حد تولید کنند و در صورت کمبود برق تجدیدپذیر از هیدروژن برای تولید برق استفاده کنند. الکترولیزها همچنین می توانند اکسیژن را به عنوان یک محصول جانبی تولید کنند. می توان از آن برای کاربردهای مختلف صنعتی استفاده کرد و یا در بازار فروخت.
بر خلاف دیگر منابع انرژی تجدیدپذیرهیدروژن را می توان از سوخت های مختلفی ساخته و به اشکال مختلف حمل و نقل آن آسان است. سپس می توان آن را به برق تبدیل کرد. اما هیدروژن در حال حاضر عمدتا از سوخت های فسیلی تولید می شود. بنابراین، انتشار CO2 از کاربردهای فعلی انرژی هیدروژن حساب برای بیش از 900 تن در سال.
هیدروژن یک منبع انرژی پاک است اگر از منابع کم کربن مانند انرژی های تجدید پذیر، انرژی هسته ای یا سوخت های فسیلی با جذب و ذخیره کربن (CCS) ساخته شده باشد. تنها راه کاهش انتشار کربن، روی آوردن به روش‌های تولید هیدروژن پاک‌تر است.
امروز، سرمایه گذاری در فناوری هیدروژن و دولت پشتیبانی در حال افزایش هستند. بیش از 30 کشور دارای نقشه راه هیدروژن هستند و 228 پروژه هیدروژن در مقیاس بزرگ در سراسر زنجیره ارزش اعلام شده است که بالغ بر 300 میلیارد دلار هزینه تا سال 2030 می شود.
پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر در انرژی هیدروژن
چندین پیشرفت و نوآوری اخیر با فناوری انرژی هیدروژن مرتبط است. برجسته ها عبارتند از:
- وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) بر روی توسعه فناوری هایی متمرکز شده است که می توانند هیدروژن را تا سال 2 با قیمت 2025 دلار در هر کیلوگرم و تا سال 1 با 2030 دلار در هر کیلوگرم از طریق کربن خالص صفر تولید کنند. مسیرها.
- محققان در دانشکده مهندسی Schulich دانشگاه کلگری، نوع جدیدی از پیل سوختی را توسعه داده‌اند که می‌تواند مستقیماً از متان یا سایر سوخت‌های هیدروکربنی برای تولید برق با راندمان بالا و هزینه کم استفاده کند. این فناوری نوآورانه انرژی هیدروژن نیاز به فرآیندهای اصلاحی پرهزینه و پیچیده را از بین می برد.
- هیدروژن سبز انقلاب به لطف فناوری‌های جدید مانند الکترولیز، سلول‌های سوختی، ذخیره‌سازی هیدروژن و ترکیب هیدروژن سرعت بیشتری می‌گیرد. هیدروژن سبز هیدروژنی است که از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید تولید می شود.
- دانشگاه واترلو دارد توسعه نوع جدیدی از پیل سوختی که می تواند ده برابر بیشتر از سلول های موجود دوام بیاورد. پیل سوختی از لایه نازکی از پلاتین و کربن برای کاهش تخریب و افزایش دوام استفاده می کند. این نوآوری پتانسیل کاهش هزینه خودروهای پیل سوختی هیدروژنی (FCV) و رقابتی تر کردن آنها با خودروهای سنتی را دارد.
آینده فناوری انرژی هیدروژن
حرکت فناوری انرژی هیدروژن به عنوان قابل اطمینان ترین منبع انرژی در آینده قابل توقف نیست. می تواند نقش کلیدی در انرژی پاک انتقال با ارائه یک منبع انرژی انعطاف پذیر و کم کربن برای بخش های مختلف.
فناوری انرژی هیدروژن می‌تواند تولید و استفاده از برق از منابع تجدیدپذیر را در مقیاس بزرگ و در عین حال کاهش انتشار کربن را ممکن کند. اما افزایش تولید، زیرساخت، تجارت و استفاده از هیدروژن با چالش هایی همراه است.
انرژی هیدروژن: پتانسیل و چالش ها
هزینه بالای پیشرفت های تکنولوژیکی برای تولید، حمل و نقل، ذخیره سازی و استفاده هیدروژن یکی از چالش های فناوری انرژی هیدروژن است. چالش دیگر جذب سرمایه گذاری بیشتر برای پروژه های هیدروژنی و افزایش هماهنگی بین سهامداران مختلف در زنجیره ارزش هیدروژن است.
این مشکلات را می توان با بهبود تحقیق و توسعه، کاهش هزینه سرمایه و ارزشمندتر کردن هیدروژن حل کرد. ما همچنین باید سیاست ها و مقررات حمایتی را توسعه دهیم و همچنین همکاری و ارتباط بین بازیگران مختلف را تشویق کنیم.
با غلبه بر این چالش‌ها، فناوری انرژی هیدروژن می‌تواند نقشی کلیدی در انتقال انرژی پاک داشته باشد و به اهداف جهانی آب و هوا کمک کند و منجر به "اقتصاد هیدروژنی" شود.
