هیدروژن به عنوان سوخت پاک

هیدروژن به عنوان سوخت پاک

✍️دكتر اسدالله غلامپو

بنظر می‌رسد با موفقیت‌های بدست آمده در زمینه هیدروژن سبز، آینده هیدروژن سبز در اختیار شرکت لینده باشد. این شرکت هر پیوند در زنجیره ارزش هیدروژن را از منبع تا خدمات پوشش می‌دهد. صرف نظر از اینکه می‌خواهید از هیدروژن به عنوان منبع سوخت بدون آلایندگی، گاز اولیه برای صنعت یا منبع گرما و نیرو برای ساختمان‌ها استفاده کنید، لینده، فن آوری‌ها و تخصص برای پشتیبانی از پروژه را در هر مرحله در اختیار متقاضیان، می‌گذارد. سوخت هیدروژنی، سوختی پاک است که وقتی جایگزین سوخت‌های فسیلی می‌شود آلودگی‌هایی که از سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود را ندارد و فقط آب تولید می‌کند. پیش بینی می‌شود که هیدروژن به عنوان یک منبع انرژی پاک در قرن حاضر، بصورت گسترده، برای انتقال انرژی مورد استفاده قرار گیرد. Linde تنها شرکتی است که هر مرحله در زنجیره ارزش هیدروژن از تولید و فرآوری تا توزیع و ذخیره‌سازی تا کاربردهای صنعتی و مصرفی روزمره را با بهره گیری از تخصص ثابت و طولانی مدت خود، پوشش می‌دهد. با تکیه بر دهه‌ها تحقیق و پروژه‌های بی‌شماری در دنیای واقعی، قابلیت‌های هیدروژنیLinde نشان‌دهنده قدرت نوآورانه و تخصص اثبات‌شده آن در ارائه فناوری‌های هیدروژن قابل اجرا و اقتصادی و مناسب برای استقرار انبوه است. طیف گسترده و در حال رشد برنامه تقاضا برای فن‌آوری‌های هیدروژن با توجه به پتانسیل آن‌ها برای تسریع انتقال به اشکال پایدارتر انرژی در حال افزایش است و در عین حال از مدل‌های انرژی فعلی با تمام تغییرات منطقه‌ای‌شان پشتیبانی می‌کنند. هیدروژن یک منبع سوخت بدون آلایندگی برای قطارها، اتوبوس ها و اتومبیل‏ها است. می‌توان از آن به عنوان گاز خوراکی برای صنایعی مانند صنایع شیمیایی، پالایش و فولاد استفاده کرد. علاوه بر این، منبع گرما و نیرو برای ساختمان ها است و می‌تواند انرژی تولید شده از منابع تجدیدپذیر را ساپورت (پشتیبانی) کند. حرکت به سمت اقتصاد انرژی سبزتر هیدروژن مزایای قانع کننده ای را ارائه می‌دهد. اول از همه، از انتقال تدریجی به سمت منابع انرژی با کربن کمتر پشتیبانی می‌کند، زیرا می‌تواند از گاز طبیعی و سایر محصولات جانبی تجدید ناپذیر تولید شود. علاوه بر این، می‌توان از آن به عنوان یک حامل انرژی استفاده کرد. به عبارت دیگر، وسیله‌ای برای ذخیره انرژی از منابع تجدیدپذیر و سایر منابع می‌باشد. با نگاهی به آینده، می‌توان هیدروژن را در مقیاسی با ردپای کربن صفر با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا باد، به عنوان مثال، برای تجزیه آب (الکترولیز) تولید کرد. مسیرهای زیادی برای رسیدن به هیدروژن، وجود دارد. اصلاح بخار روش اصلی تولید هیدروژن در مقیاس صنعتی امروزه است. در مرحله اول، مواد اولیه مانند گاز طبیعی، LPG یا نفتا با بخار ترکیب می‌شوند تا گاز سنتز را با کمک یک کاتالیزور ناهمگن تولید کنند. این مخلوط مونوکسید کربن و هیدروژن سپس بیشتر پردازش می‌شود. از آنجایی که در این روش تولید، از سوخت های فسیلی استفاده می‌شود، محصول نهایی «هیدروژن خاکستری» نامیده می‌شود. هیدروژن خاکستری، همچنین می‌تواند از طریق اکسیداسیون جزئی باقیمانده های پالایشگاه تولید شود. این ماده باقیمانده تا دمای بسیار بالا با اکسیژن و بخار حرارت داده می‌شود تا گاز سنتز خام تولید شود. اگر دی اکسید کربن (CO2) موجود در این گاز در فرآیند جذب کربن پایین دست، حذف شود، محصول حاصل را «هیدروژن آبی» می نامند. «هیدروژن سبز(H2) » یا با رفرمینگ بخار، در صورت موجود بودن مواد اولیه زیستی، یا با تجزیه آب توسط الکترولیز به دست می‌آید. برق مورد نیاز برای این فرآیند الکترولیز، منحصراً از منابع تجدیدپذیر تولید می‌شود. سرمایه گذاری مشترکITM Linde Electrolysis (ILE)، یکی از تأمین کنندگان پیشرو در جهان فناوری الکترولیز غشاهای تبادل پروتون (PEM)، برای تولید هیدروژن سبز، می‌باشد. فناوری های پردازش مناسب اصلاح بخار در ابتدا گاز سنتز را تولید می‌کند که مخلوطی از هیدروژن و مونوکسید کربن و دی اکسید کربن، می‌باشد. فن آوری لینده، فرآیندهای برودتی (تراکم یا تمیز کردن متان) را برای جداسازی این دو گاز پس از حذفCO2 ارائه می‌دهد. در نیروگاه های جذب نوسان فشار برای به دست آوردنH2 از گازهای سنتز غنی از هیدروژن یا گازهای پالایشگاهی و پتروشیمی استفاده می‌شود. لینده، همچنین یک فرآیند هیبریدی جایگزین را توسعه داده‌، که در آن فناوری‌های جذب غشایی و نوسان فشار(PSA) را برای سطوح جدید انعطاف‌پذیری و کارایی در تولیدH2 ترکیب می‌کند. سیستم فناوری‌های جذب غشایی و نوسان فشار (PSA)، همچنین می‌تواند برای حذف یا بازیابی دی اکسید کربن از جریان گازهای فرآیندی در کارخانه های گاز سنتز استفاده شود. CO2 را نیز می توان از گازهای دودکش نیروگاه‌های هیدروژنی توسطPost Combustion Capture (PCC) بازیابی کرد. شستشوی RECTISOL، یک فرآیند گاز اسیدی فیزیکی برای حذف تفکیک گوگرد و CO2 از گاز سنتز در دمای زیر صفر است. استفاده از مبدل های حرارتی سیم پیچی کم انرژی، این روش را به یک روش تصفیه گاز به ویژه اقتصادی تبدیل می کند. در صورت نیاز، دی‌اکسید کربن جذب‌شده را می‌توان برای افزایش بازیافت نفت (EOR) استفاده کرد یا به یک کارخانه تصفیه یا مایع‌سازی برای فعال کردن موارد استفاده بیشتر وارد کرد. Linde همچنین می‌تواند کارخانه‌های سنتز را برای تولید آمونیاک(NH3) یا متانول (CH3OH) ارائه دهد که به ترتیب هیدروژن و نیتروژن تولید شده را تبدیل به جریان گاز سنتز می‌کند. اگر از هیدروژن سبز به عنوان ماده اولیه استفاده شود، این محصولات ممکن است «آمونیاک سبز یا متانول سبز» نامیده شوند. از گیاهان برودتی برای مایع سازی هیدروژن استفاده می شود تا بتوان آن را به طور مؤثر حمل و نگهداری کرد. آنها گاز فرار را تا دمای منفی 253 درجه سانتیگراد خنک می کنند تا هیدروژن مایع (LH2) ایجاد کنند. این فرآیند باعث افزایش چگالی گاز می شود. شبکه خط لوله بهترین گزینه برای انتقال هیدروژن به محل استفاده دیگر، می باشد. چندین تأسیسات تولیدی می‌توانند H2 را به شبکه، تغذیه کنند و در نتیجه به نوبه خود می توانند گاز را برای مشتریان متعدد در مکان های مختلف تامین کنند. در صورت عدم استفاده مستقیم از هیدروژن می توان مخازن برودتی برای ذخیره سازی هیدروژن تهیه کرد. هیدروژن مایع (LH2) به طور موثر در مخازن عایق خلاء ذخیره می‌شود که می‌توانند به صورت عمودی یا افقی نصب شوند. ظرفیت های مختلف از 3000 لیتر تا بیش از 100000 لیتر در دسترس است. برای ذخیره انبوه هیدروژن گازی، غارهای نمک زیرزمینی یک گزینه هستند. گاز باید قبل از تزریق به داخل غار، تصفیه و فشرده شود. حفره های پر از هیدروژن می توانند به عنوان پشتیبان برای شبکه خطوط لوله عمل کنند. یک غار از این نوع در حال حاضر توسط Linde به صورت تجاری در تگزاس اداره می شود. یکی دیگر از گزینه های انتقال هیدروژن این است که آن را به صورت تبدیل شده به محل استفاده رسانده شود، یعنی به صورت آمونیاک (NH3) یا متانول (CH3OH) بنظر می رسد تأمین انرژی آینده با هیدروژن خواهد بود. هیدروژن کلید یک اکوسیستم متحرک سازگارتر با محیط زیست است. بیش از 190 ایستگاه سوخت رسانی H2 در سراسر جهان از قبل به فناوری، لینده مجهز شده‏اند.