يطمح العديد من المهتمين بعلم الكيمياء إلى فهم كيفية إنتاج الهيدروجين، شحنه، واستخدامه كوقود للسيارات. يعود هذا الاهتمام إلى الاستخدامات المتعددة للهيدروجين في مختلف المجالات. لذا، سنستعرض في هذا المقال أبرز المعلومات المتعلقة بالهيدروجين.

طرق إنتاج الهيدروجين

يمكن إنتاج الهيدروجين بوسائل متعددة، إليكم الخطوات المتبعة في هذا الصدد:

1- تحويل الغاز الطبيعي

يعتبر الغاز الطبيعي مزيجاً من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون ونسبة بسيطة من ثاني أكسيد الكربون. يتم التفاعل بين الغاز الطبيعي وبخار الماء عند درجات حرارة مرتفعة، حيث يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الماء لإنتاج الهيدروجين. تُعتبر هذه الطريقة من الأكثر شيوعاً وتتميز من الناحية الاقتصادية.

شاهد أيضًا:

2- التحليل الكهربائي

يتضمن التحليل الكهربائي استخدام الطاقة الكهربائية لتفكيك الماء إلى هيدروجين وأكسجين. إذا تم إنتاج هذه الكهرباء من مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، يمكن اعتبار الهيدروجين الناتج متجدداً أيضاً.

3- إعادة تشكيل السوائل المتجددة أو التخمير

في هذه الطريقة، يتفاعل الوقود السائل المتجدد مثل الإيثانول مع بخار الماء تحت درجات حرارة مرتفعة لإنتاج الهيدروجين، مما يجعله قريباً من استخدامه النهائي. كما يتم التخمير عبر تحويل الكتلة الحيوية إلى مواد أولية غنية بالسكر، والتي يمكن تخميرها لإنتاج الهيدروجين.

طرق شحن الهيدروجين

يمكن شحن الهيدروجين بعدة وسائل، نستعرضها كالتالي:

• خطوط الأنابيب: تُعتبر هذه الطريقة الأكثر استخداماً بتكلفتها المنخفضة، إلا أنه يوجد الآن حوالي 1600 ميل فقط من خطوط الأنابيب الأمريكية المخصصة لنقل الهيدروجين، وتقع بالقرب من مصافي النفط.
• مقطورات الأنابيب ذات الضغط العالي: تُعتبر هذه الطريقة مكلفة لبعض المستخدمين، حيث تُستخدم لنقل الهيدروجين المضغوط عبر شاحنات، قطارات، أو سفن، وتُستخدم عادة لنقل الهيدروجين لمسافات تصل إلى 200 ميل.
• خزانات الهيدروجين السائل: يتم تبريد الهيدروجين إلى درجات حرارة معينة ليصبح سائلًا. تعتبر هذه الطريقة باهظة الثمن، لكنها فعالة جداً في نقل كميات كبيرة من الهيدروجين.

شاهد أيضًا:

استخدام الهيدروجين كوقود للسيارات

تتعدد استخدامات الهيدروجين كوقود، ومن بينها:

• يتم استخدامه في محركات الاحتراق الداخلي، حيث يحترق الهيدروجين مع الأكسجين في الهواء لإنتاج الطاقة والماء.
• يستخدم في خلايا الوقود، حيث يتفاعل الهيدروجين مع الأكسجين لإنتاج الطاقة الكهربائية والماء، وتشغل هذه الطاقة محركات السيارات.
• يستخدم في المحركات الفضائية وصواريخ الدفع، حيث يُعتبر الهيدروجين وقوداً مع أكسيد الهيدروجين أو الأكسجين السائل، مما ينتج طاقة هائلة وماء.

مزايا استخدام الهيدروجين كوقود

يمكن الاستفادة من مزايا الهيدروجين في عدة مجالات، ومن أبرزها:

• يتوفر بكثرة في البيئة ويمكن استخلاصه بسهولة من الماء أو الغاز الطبيعي أو الكتلة الحيوية.
• لا ينتج عنه انبعاثات ضارة تؤثر على المناخ أو الهواء.
• يتميز بكثافة عالية ويمكن أن ينتج طاقة أكبر من الوقود الأحفوري.
• يتميز بسرعة الشحن ويوفر نفس المرونة والمدى كما هو الحال في السيارات التقليدية.

شاهد أيضًا:

الإستفادة المثلى من الهيدروجين

تتطلب الاستفادة المثلى من الهيدروجين النظر في عدة عوامل، مثل مصادره وطرق إنتاجه. إليكم بعض الأمثلة على كيفية استغلاله:

• يستخدم في وسائل النقل العامة والخاصة، حيث تُستخدم السيارات والقطارات في خلايا الوقود للإسهام في الحفاظ على البيئة وتقليل الانبعاثات.
• يُستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية والحرارة، حيث يمكن أن يحل محل الوقود الأحفوري في محطات الطاقة أو في شبكات الغاز الطبيعي.
• يتم استخدامه أيضاً في تخزين الطاقة المتجددة.
• يستخدم في الصناعة والزراعة، كمواد خام أو وقود أو كمادة مساعدة في عمليات التكرير وإنتاج الأسمدة والمعادن والكيماويات والأغذية.

للهيدروجين أهمية كبيرة في حياتنا، وقد استعرضنا في هذا المقال المعلومات المتعلقة بطرق إنتاجه، استخدامه كوقود للسيارات ووسائل شحنه المختلفة.