إنتاج الهيدروجين - لمحة عن الإنتاج.

يتم انتاج الهيدروجين الفيروزي من الكهرباء المولدة بشكل متجدد ، يعتبر الهيدروجين ناقلًا للطاقة في المستقبل. لكن طرق الإنتاج الأخرى لا تزال لها مكانها على النطاق العالمي. بغض النظر عن مدى حيادية هذه الأساليب مناخيًا ولون الهيدروجين المسمى بعد الإنتاج ، فإن خواصه الكيميائية هي نفسها.

يمكن لمنتجي الهيدروجين استخدام عدد من طرق الإنتاج على نطاق صناعي. اعتمادًا على عملية الإنتاج والطاقة المستخدمة للإنتاج ، يتم تخصيص ألوان مختلفة للهيدروجين تشير إلى تأثير المناخ على طريقة الإنتاج المحددة.

• يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر عن طريق التحليل الكهربائي للمياه ، باستخدام الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة فقط (مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح) .بغض النظر عن تقنية التحليل الكهربائي المستخدمة ، فإن إنتاج الهيدروجين الأخضر خالٍ تمامًا من الكربون. لذلك فإن طريقة الإنتاج محايدة مناخيا.ً
• يتم إنتاج الهيدروجين الرمادي من الوقود الأحفوري عن طريق إعادة التشكيل بالبخار. يساهم ثاني أكسيد الكربون المنطلق في الغلاف الجوي أثناء العملية في ظاهرة الاحتباس الحراري. ينتج عن إنتاج طن واحد من الهيدروجين حوالي عشرة أطنان من ثاني أكسيد الكربون.
• .يتم إنتاج الهيدروجين الأزرق بنفس طريقة إنتاج الهيدروجين الرمادي. ومع ذلك ، يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون الناتج وتخزينه بشكل دائم. تُعرف هذه التقنية باسم احتجاز الكربون وتخزينه باستخدام هذه التقنية. يدخل ثاني أكسيد الكربون الناتج أثناء إعادة التشكيل بالبخار إلى الغلاف الجوي. ومن ثم ، فإن هذه الطريقة أيضًا محايدة مناخيًا. لا تزال الآثار طويلة المدى لتخزين الكربون غير معروفة.
• يتم إنتاج الهيدروجين الفيروزي من خلال التكسير الحراري للميثان (الانحلال الحراري للميثان). هذه العملية تنتج الكربون الصلب. لكي يكون الهيدروجين الفيروزي ، يجب أن تأتي الحرارة التي يتم توفيرها للمفاعل ذي درجة الحرارة العالية من مصادر الطاقة المتجددة ويجب أن يظل الكربون محتجزًا بشكل دائم.

نظرًا لأن الهيدروجين يحدث في الطبيعة فقط في شكل مركبات كيميائية ، فيجب فصله عن مواد المصدر الغنية بالهيدروجين باستخدام الطاقة كمحفز. يمكن أن تكون مواد المصدر هذه غازًا طبيعيًا وهيدروكربونات أخرى مثل النفط الخام والكتلة الحيوية والماء بالطبع والمركبات الأخرى المحتوية على الهيدروجين. ثم يتم استخدام الطاقة الكهربائية أو الكيميائية أو الحرارية لفصل مكونات تلك المواد للحصول على الهيدروجين النقي.

مبدأ التحليل الكهربائي بسيط. من خلال تطبيق جهد كهربائي على المحلل الكهربائي ، يتم تقسيم الماء (H2O) إلى مكوناته: الهيدروجين (H2) والأكسجين (O), إليك كيف تعمل:

• في أبسط أشكاله ، يحتوي المُحَلِّل الكهربائي على كاثود (شحنة سالبة) ، وأنود (شحنة موجبة) ، وعازل.
• يشتمل النظام بأكمله أيضًا على مضخات وفتحات تهوية وخزانات ومصدر طاقة وفاصل ومكونات أخرى.
• تعمل الكهرباء عند الأنود والكاثود عبر غشاء تبادل البروتون (PEM) ، مما يتسبب في انقسام الماء إلى مكوناته المكونة من الهيدروجين والأكسجين.
• يتم التقاط جزيئات الهيدروجين وجمعها.

يمكن أيضًا تحويل الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي إلى غاز الميثان في خطوة عملية لاحقة (CCU: التقاط الكربون واستخدامه). يمكن إدخال غاز الميثان هذا في شبكة الغاز ونقله إلى المستهلكين. بدلاً من ذلك ، يمكن تخزينه في مرافق تخزين الغاز. ينتج عن إنتاج الميثان الاصطناعي (SNG) الماء والحرارة كمنتجات ثانوية.

ما يقرب من نصف الهيدروجين المنتج اليوم لا يزال يتم إنتاجه باستخدام الطريقة التقليدية لإعادة التشكيل البخاري للغاز الطبيعي. تستخدم هذه الطريقة البخار لتقسيم الغاز الطبيعي إلى هيدروجين وثاني أكسيد الكربون (CO2). يمكن تخزين ثاني أكسيد الكربون الناتج (CCS: احتجاز الكربون وتخزينه) أو استخدامه في العمليات الصناعية النهائية (CCU: التقاط الكربون واستخدامه).

الانحلال الحراري للميثان هو تقنية جديدة في الأساس ، تقسم الغاز الطبيعي أو الميثان الحيوي مباشرة إلى هيدروجين وكربون صلب في مفاعل عالي الحرارة. تتطلب هذه الطريقة القليل من الطاقة بالمقارنة. يمكن بعد ذلك معالجة الكربون الناتج ، المرتبط في شكله الصلب ، على نطاق صناعي. يمكن أن تستخدم العملية أيضًا الكتلة الحيوية كمواد مصدر. وإذا كان يعمل بالكهرباء من الطاقات المتجددة ، فلن يتم إنتاج أي غازات دفيئة على الإطلاق.

ترتبط تقنيات power-to-x ارتباطًا وثيقًا بطريقة إنتاج الهيدروجين. تسمي هذه التقنيات مفاهيم الطاقة التي ستلعب دورًا مستدامًا في المستقبل:

• عمليات Power-to-x تحول الكهرباء والماء وثاني أكسيد الكربون إلى منتجات أخرى.
• القدرة الطاقة على الغاز ينتج عنها مواد غازية مثل الهيدروجين أو الميثان.
• Power-to-chem تنتج مواد كيميائية للمعالجة الصناعية.
• القدرة على الوقود تنتج الوقود مخلق (ما يسمى بالوقود الإلكتروني).

لذلك يتكون إنتاج الوقود الغازي أو السائل من سلسلتي إنتاج: إنتاج الهيدروجين (الطاقة إلى الغاز) وإنتاج الميثان (القدرة الطاقة إلى السائل).

كمشغل لمنشآت الطاقة المتجددة ، أو مورد الطاقة ، أو مشغل شبكة الغاز ، أو موزع الغاز ، أو الشركة المصنعة للمحطة أو مشغل محطات تحويل الكتلة الحيوية وما إلى ذلك ، يمكنك الاستفادة بشكل كبير من إمكانات الهيدروجين. سيدعمك خبراؤنا المتمرسون خلال العديد من التحديات:

• تطوير وإنشاء نماذج أعمال جديدة
• اختيار التكنولوجيا وخيارات التمويل وحسابات الربحية
• تأهيل العاملين لديك في التعامل الآمن مع الهيدروجين
• تقييمات دورة الحياة والشهادات لبصمة ثاني أكسيد الكربون (البصمة الكربونية) والهيدروجين الأخضر
• الإشراف على إنشاء محطات إنتاج الهيدروجين الجديدة
• الموافقات لأنظمة الطاقة إلى الغاز
• إثبات الأداء لضمان الكفاءة وضمانات معدل الاستخدام
• شهادة "الهيدروجين الأخضر"
• شهادة ISO 14001: دليل على الإدارة البيئية التشغيلية والاستدامة.
• شهادة نظام إدارة الطاقة ISO 50001.