من المحتمل أن يلعب الهيدروجين دورًا مهمًا في جهودنا لفطم أنفسنا عن الوقود الأحفوري ، لكن جعله بطريقة صديقة للبيئة يتطلب كميات هائلة من المياه. طور الباحثون الآن تقنية جديدة تصنع وقود الهيدروجين من الهواء الرقيق حتى في المناخات الأكثر جفافاً.
بينما تحرز الطاقة المتجددة وتكنولوجيا البطاريات خطوات كبيرة في إزالة الكربون من أجزاء كبيرة من قطاعي الطاقة والنقل ، يمكن أن يكون الهيدروجين أيضًا جزءًا مهمًا من مزيج الطاقة. يمكن حرقه تمامًا مثل الوقود التقليدي ، لكن المنتج الثانوي الوحيد الذي يطلقه هو الماء. تتميز بكثافة طاقة مناسبة ، مما يجعلها حلاً واعدًا للتطبيقات ذات المتطلبات الصارمة للوزن مثل الطيران ، ويمكن أن تكون أيضًا طريقة مفيدة لتخزين الطاقة لفترات أطول.
لكن كيف يعتمد وقود الهيدروجين الصديق للبيئة كثيرًا على كيفية إنتاجه. اليوم ، الجزء الأكبر يسمى "الهيدروجين الرمادي" ، وهو مصنوع من الوقود الأحفوري وينتج عنه انبعاثات كبيرة من غازات الاحتباس الحراري. لكي يساهم الهيدروجين في إزالة الكربون ، نحتاج إلى التحول إلى "الهيدروجين الأخضر" الذي تنتجه المحلل الكهربائي الذي يقسم الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الطاقة المتجددة.
يتمثل التحدي في أن العديد من الأماكن التي بها أفضل مصادر الطاقة المتجددة تكافح مع ندرة المياه. لكن الآن قام باحثون من جامعة ملبورن في أستراليا بتطوير تقنية جديدة قادرة على إنتاج وقود الهيدروجين من الرطوبة الممتصة من الهواء. علاوة على ذلك ، فهو يعمل حتى لو كانت الرطوبة أقل من تلك الموجودة في أكثر صحاري العالم جفافاً.
"القدرة على استخدام الرطوبة من الهواء تجعل وحدة DAE [المحلل الكهربي المباشر للهواء] قابلة للتطبيق في البيئات النائية والقاحلة وشبه القاحلة حيث يمثل الوصول إلى المياه العذبة مشكلة كبيرة ،" جانج كيفين لي قال نيوزويك. "معظم المناطق على وجه الأرض ذات الإمكانات العالية للطاقة الشمسية وطاقة الرياح تفتقر إلى المياه العذبة."
سيكون الوصول إلى المياه مصدر قلق كبير إذا كان من المقرر زيادة إنتاج الهيدروجين الأخضر بشكل كبير. في الورق في طبيعة الاتصالات, يشير الباحثون إلى أن أكثر من ثلث الكوكب جاف أو شبه جاف ، وهناك تداخل كبير بين المناطق التي تعاني من ندرة المياه وتلك التي تتمتع بأكبر قدر من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
حتى في المناخات الأكثر جفافاً ، هناك كمية كبيرة من الرطوبة في الهواء. لاحظ الباحثون أنه حتى في أماكن مثل صحراء الساحل ، لا تزال الرطوبة النسبية حوالي 20 في المائة في المتوسط. لذلك شرعوا في إيجاد طريقة لاستخدام هذا المورد المائي غير المستغل لإنتاج الهيدروجين.
يتكون جهازهم من وحدة تجميع المياه التي تحتوي على إسفنجة مبللة بسائل ممتص للماء يمكنه سحب الرطوبة من الهواء. يوجد على جانبي هذا الخزان أقطاب كهربائية يمكن تشغيلها بواسطة أي مصدر للطاقة المتجددة. عندما يمر تيار عبر الدائرة ، ينقسم الماء عن طريق التحليل الكهربائي إلى مكوناته المكونة من الأكسجين وذرات الهيدروجين ، والتي يمكن بعد ذلك جمعها كغاز.
أظهر الفريق أن الجهاز يمكن أن يعمل بكفاءة لمدة 12 يومًا متتاليًا وينتج الهيدروجين بنقاوة 99 في المائة. علاوة على ذلك ، يستمر الجهاز في العمل في ظل رطوبة نسبية منخفضة تصل إلى أربعة بالمائة.
لاختبار إمكاناتها في العالم الحقيقي ، قام الفريق بتجهيز خمسة أجهزة تحليل كهربائية بالتوازي ووضعها في الخارج ، حيث تم تشغيلها بواسطة لوحة شمسية. كان الإعداد قادرًا على إنتاج متوسط 745 لترًا (197 جالونًا) من الهيدروجين لكل متر مربع يوميًا.
هذا حوالي نصف الكمية التي سينتجها المحلل الكهربائي التقليدي الذي يتم تغذيته بالمياه في ظل ظروف بيئية مماثلة ، كما قال سايمون بينيت من وكالة الطاقة الدولية قال عالم جديد, ولكن ليس سيئًا بالنسبة لجهاز يعمل في الرطوبة.
تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية التي تواجه وقود الهيدروجين في حقيقة أن البنية التحتية لتوزيعه تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك المستخدمة في الوقود الأحفوري اليوم ، والتي تتطلب غالبًا ضغطًا عاليًا وحتى تخزينًا مبردًا. كما أشار لي إلى نيوزويك، جهاز مثل هذا يسمح بإنتاج الهيدروجين في أي مكان يمكن أن يساعد في توزيع الإنتاج ، والذي يمكنه التغلب على بعض هذه المشكلات.
في الوقت الحالي ، أكبر عائق أمام الهيدروجين الأخضر هو التكلفة. حتى تنخفض تقنية المحلل الكهربائي في السعر وتصبح أكثر كفاءة ، من غير المرجح أن يتنافس الهيدروجين مع الوقود التقليدي ، سواء تم سحبه من الهواء الرقيق أم لا.
الصورة الائتمان: جيرد التمان تبدأ من Pixabay
