الهيدروجين الأبيض

أنواع الهيدروجين الأبيض

الهيدروجين عنصر متعدد الاستخدامات مع العديد من التطبيقات، بما في ذلك إنتاج الطاقة، و خلايا الوقود، والعمليات الصناعية. يشير الهيدروجين الأبيض إلى الهيدروجين المنتج من الماء عن طريق التحليل الكهربائي. تستخدم هذه العملية الكهرباء لفصل الماء إلى مكوناته الأساسية من الهيدروجين والأكسجين. والنتيجة هي وقود نظيف يمكن استخدامه في المركبات أو تخزينه للاستخدام لاحقًا. هناك عدة أنواع من الهيدروجين الأبيض بناءً على أساليب الإنتاج.

• التحليل الكهربائي: تُمرر هذه الطريقة تيارًا كهربائيًا عبر الماء لفصلها إلى هيدروجين وأكسجين. تعتمد انبعاثات التحليل الكهربائي للهيدروجين الأبيض على مصدر الكهرباء. إذا كان المصدر عبارة عن طاقة متجددة، فإن الانبعاثات ضئيلة. من ناحية أخرى، إذا كانت الوقود الأحفوري تولد الكهرباء، فسيكون هناك بعض ثاني أكسيد الكربون المنبعث أثناء التحليل الكهربائي. يمكن تخزين الهيدروجين المنتج بالتحليل الكهربائي أو استخدامه على الفور كوقود في السيارات أو غيرها من التطبيقات حيث يحل محل البنزين أو الديزل. تنتج الخلايا التحليلية الكهربائية، التي تُعرف باسم المُحللات الكهربائية، غاز الهيدروجين عندما يمر تيار كهربائي عبر الماء، مما يؤدي إلى تفكيكه إلى ذرات الهيدروجين والأكسجين. يمكن للذرات بعد ذلك أن ترتبط لتشكيل جزيئات H2، والتي تشكل ما يُعرف باسم "الهيدروجين الأبيض". يعتمد ما يحدث للغازات المنبعثة على كيفية فصل الماء عن طريق تمرير تيار كهربائي خلاله، مما يخلق أنواعًا مختلفة من هذا الغاز لاستخدامات مختلفة. يُعتقد أن أساليب صنع الهيدروجين الأكثر صداقة للبيئة ستساعد في تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري المرتبطة بصنعه.
• الكيميائية الحرارية: يتم إنتاج الهيدروجين عن طريق فصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الحرارة من تفاعل كيميائي. يمكن لهذه الطريقة إنتاج الهيدروجين عند درجات حرارة عالية، مما يجعلها مناسبة للإنتاج على نطاق واسع.
• إصلاح بخار الميثان: يتم إنتاج الهيدروجين بإصلاح الغاز الطبيعي أو الميثان بالبخار. تنتج هذه الطريقة CO2، لكن يمكن التقاط الغاز وتخزينه (يُعرف باسم التقاط الكربون وتخزينه).
• تحويل الكتلة الحيوية: يمكن أيضًا إنتاج الهيدروجين من الكتلة الحيوية (المادة العضوية) عن طريق التحويل الغازي، والذي يحول الكتلة الحيوية إلى غاز تركيبي يحتوي على الهيدروجين.

وظائف وميزات الهيدروجين الأبيض

يحتوي مولد الهيدروجين الأبيض على العديد من الوظائف والميزات التي تحسن الراحة والأمان والإنتاجية.

• تشغيل آلي

  غالبًا ما يكون لدى مولدات إنتاج الهيدروجين الصناعية تشغيل آلي. هذا يعني أن الماكينة تعمل تلقائيًا. لديها ميزات متقدمة مثل نظام التحكم في المستوى، ومستشعر التحكم في درجة الحرارة، ونظام التحكم في الضغط، ومقياس التدفق. تسمح هذه الميزات للآلة بالتحكم في العديد من المعلمات. لذلك، يمكن للآلة إنتاج الهيدروجين بنقاوة مستقرة. يقلل النظام الآلي من الحاجة إلى التشغيل اليدوي. هذا يحسن الإنتاجية ويقلل من تكاليف التشغيل.

• مراقبة المصنع والتكامل

  يمكن للمستخدمين مراقبة مولد الهيدروجين باستخدام شاشة اللمس المدمجة. تعرض الشاشة بيانات التشغيل في الوقت الفعلي مثل ضغط المخرج، ودرجة الحرارة، ومستوى الماء، وحالة الإنذار. يحتوي المولد أيضًا على نقاط اتصال تحكم يمكن للمستخدمين دمجها مع نظام DCS لمزيد من المراقبة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمستخدمين تشغيل مولد الهيدروجين عن بعد باستخدام واجهة RS-485.

• التنقية والضغط

  غالبًا ما يأتي الهيدروجين مع غازات أخرى ضئيلة. قد لا تكون تلك الآثار ضارة للمستخدمين، لكنها قد تتداخل مع المنتج النهائي للهيدروجين. لذلك، هناك حاجة لتنقية الهيدروجين بعد الإنتاج. يستخدم مولد الهيدروجين الأبيض امتزاز التذبذب بالضغط لإزالة الغازات الضئيلة. هذا يجعل مولد الهيدروجين مناسبًا للصناعات التي تستخدم الهيدروجين النقي جدًا. كما يضغط مولد الهيدروجين الغاز ويزيد ضغطه لتسهيل التخزين.

• عمر طويل

  تتمتع مولدات إنتاج الهيدروجين بعمر تشغيلي طويل. يقلل عمرها الطويل من تكاليف المستخدم والمنتج الصناعية. يعتمد مجموعة المولدات على تصميم وحدوي. لذلك، يمكن للمصنع استبدال الوحدة بسهولة بدلاً من استبدال الماكينة بأكملها. هذا يقلل من تكاليف الصيانة. مرة أخرى، تم تصنيع كومة خلايا المحلل الكهربائي للمولد من مواد متينة. كما أنه يحتوي على توزيع كثافة تيار متوازن لارتداء الخلية المنتظم.

• تصميم مُركّب على مجرى

  يتم تركيب مولدات الهيدروجين المُركّبة على مجرى على إطار فولاذي قوي. يمكن للإطار دعم وزن الماكينة وتحمل القوى الخارجية من الشوكيات وغيرها من الأشياء التي يتم سحبها / دفعها. لذلك، غالبًا ما تكون مولدات الهيدروجين المُركّبة على مجرى أكثر متانة من تلك التي لم يتم تركيبها على مجرى. أيضًا، تحتاج مولدات الهيدروجين غير المُركّبة على مجرى إلى المزيد من الأساس عند التركيب في موقع العمل. هذا يزيد من وقت التركيب والتكلفة.

تطبيقات الهيدروجين الأبيض

هناك العديد من التطبيقات لغاز الهيدروجين؛ الآن، يستخدمه الناس كمصدر للطاقة لخلايا الوقود، والأغراض الصناعية، وتكرير المعادن.

• مصافي النفط: في مصافي النفط، الهيدروجين الأبيض ضروري لإنتاج البنزين وغيرها من أنواع الوقود من النفط الخام. يساعد الهيدروجين على إزالة الشوائب مثل الكبريت من جزيئات البارافين النفطية الضيقة أثناء عمليات الإصلاح التحفيزي في هذه المصانع. كما أنه يساعد في صياغة نهايات أخف وزناً من خلال التحطيم الهيدروجيني.
• إنتاج الأمونيا: تستخدم الصناعات الهيدروجين لإنتاج الأمونيا، وهي مادة كيميائية تستخدم في تصنيع الأسمدة. تجمع عملية هابر-بوش بين النيتروجين من الهواء والهيدروجين من الماء. أثناء إنتاج الأمونيا، يتم استهلاك حوالي سبع من جميع الهيدروجين الذي تم إنشاؤه على الأرض. بعد ذلك، يتم صنع الأسمدة التي تحتوي على الأمونيا باستخدام الأمونيا. وتشمل هذه اليوريا وكبريتات الأمونيوم، وهي ضرورية لزيادة غلات المحاصيل في جميع أنحاء العالم.
• معالجة المعادن: الهيدروجين ضروري أيضًا لمعالجة المعادن والتطبيقات الصناعية الأخرى. تستخدم الصناعات الهيدروجين للحفاظ على أجواء مختزلة نقية عند درجات حرارة عالية أثناء عملية تلدين أو تلبيد عناصر معدنية. يشتمل اختزال خامات المعادن على استخدام الهيدروجين، حيث يتفاعل الغاز مع الأكسجين في أكسيد المعدن، وبالتالي يزيل الأكسجين ويترك المعدن النقي. يشتمل إزالة الشمع من المسبوكات المصنوعة من الألومنيوم أو الزنك على استخدام الهيدروجين لحرق أي بقايا شمعية مع تنظيف أي بقايا شمعية من داخل أي تجاويف في قوالب الصب.

كيفية اختيار الهيدروجين الأبيض

عند اختيار مصدر الهيدروجين الأبيض، من الضروري التأكد من أن البائع يقدم معلومات دقيقة حول نقاوة الغاز وتكوينه. كمُشترٍ تجاري، فإن تقييم قدرة المورد على تلبية الكمية المطلوبة وضمان امتثاله لمعايير السلامة وقدرته على التعامل مع تخزين ونقل الغاز أمر بالغ الأهمية. لذلك، من المهم معرفة ما إذا كان غاز الهيدروجين يتم إنتاجه في الموقع أو تم الحصول عليه من مُصنّع مُعتمد. من الضروري أن تكون على دراية بمتطلبات التخزين وكيفية استخدام الهيدروجين الأبيض في تطبيق معين. مع الأخذ في الاعتبار أن هذا الغاز شديد الاشتعال، فمن الضروري استخدامه في منطقة ذات تهوية مناسبة.

أسئلة وأجوبة حول الهيدروجين الأبيض

س1: ما هو مستقبل الهيدروجين الأبيض؟

ج1: يشير مستقبل الهيدروجين الأبيض إلى الهيدروجين المنتج من خلال التحليل الكهربائي على نطاق واسع باستخدام الكهرباء المتجددة. لديه دور محتمل في مستقبل الطاقة النظيفة من خلال توفير بديل خالٍ من الكربون للصناعات.

س2: لماذا يُطلق على الهيدروجين الأبيض هذا الاسم؟

ج2: مصادر وطرق الهيدروجين الأبيض تخمينية في الوقت الحالي. قد يتم إنتاجه بكميات كبيرة من خلال التحليل الكهربائي القائم على الطاقة النووية أو الكهرباء المتجددة في المستقبل. لديه دور محتمل في مستقبل الطاقة النظيفة من خلال توفير بديل خالٍ من الكربون للصناعات.

س3: كم يتم إنتاج الهيدروجين الأبيض؟

ج3: يعتمد إنتاج الهيدروجين الأبيض على عوامل مختلفة، مثل توافر الموارد والتكنولوجيا. يمكن للطاقة النووية أن تسمح بإنتاج كبير للهيدروجين، لكن التنفيذ العالمي سيستغرق وقتًا وتنسيقًا.

س4: ما لون الهيدروجين المنتج من خلال التحليل الكهربائي؟

ج4: يتم تصنيف إنتاج الهيدروجين بألوان مختلفة بناءً على مستويات الانبعاثات وطرق الإنتاج. يأتي الهيدروجين الأخضر من الكهرباء المتجددة من خلال التحليل الكهربائي، بينما يأتي الهيدروجين الأبيض من الطاقة النووية.