- هیدروژن یک سوخت جایگزین بدون انتشار بالقوه کربن با محتوای انرژی ویژه بسیار بالا در حدود ۱۴۰.۴ مگاژول بر کیلوگرم است. انرژی حاصل از یک کیلوگرم هیدروژن برابر با انرژی حاصل از یک گالن بنزین است.
- هیدروژن را می‌توان با استفاده از منابع تجدیدپذیر و غیرقابل‌تجدید تولید کرد. فناوری‌های موجود برای تولید هیدروژن عبارتند از ریفورمینگ گاز طبیعی، تبدیل زغال سنگ و زیست‌توده به گاز، تجزیه آب توسط الکترولیز، فتوالکترولیز، تولید فوتوبیولوژیکی، حلقه ترموشیمیایی تجزیه آب در دمای بالا.
- ریفورمینگ متان توسط بخار، رایج‌ترین و کم‌هزینه‌ترین روش برای تولید هیدروژن است، اما حدود ۲.۵ تن دی‌اکسید کربن به‌ازای هر تن هیدروژن تولیدشده از ریفورمینگ هیدروکربن‌ها به اتمسفر تخلیه می‌شود.
- الکترولیز این پتانسیل را دارد که در آینده میان‌مدت یک فرآیند موفق و پایدار در مقیاس بزرگ برای تولید هیدروژن باشد. راندمان الکترولیز آب مطلوب است (۷۵ درصد)، اما هزینه تولید آن چندین برابر بیشتر از سوخت‌های فسیلی است. فرآیند تجزیه آب زمانی که با سوزاندن سوخت‌های فسیلی انجام می‌شود، منجر به انتشار عظیم دی‌اکسیدکربن می‌شود.
- وزارت انرژی ایالات متحده اعلام کرده است که الکترولیز آب از طریق نور خورشید، می‌تواند روش طولانی‌مدت بدون دی‌اکسیدکربن برای تولید انبوه هیدروژن باشد.
- فرآیند تجزیه ترموشیمیایی آب نیز جزو روش‌های موردتوجه تولید هیدروژن است که به دماهای بالا نیاز دارد. گنجاندن اسید سولفوریک در چرخه‌های ترموشیمیایی می‌تواند دمای عملیاتی را به ترتیب به ۹۰۰ و ۴۰۰ درجه سانتیگراد کاهش دهد.
- الکتریسیته حاصل از منابع تجدیدپذیر مانند باد و خورشید ممکن است هیدروژن محلی تولید کند، اما مطمئناً نیاز جهانی هیدروژن را برآورده نخواهد کرد. بنابراین همچنان برای تولید هیدروژن در مصارف مختلف، باید به سوخت‌های فسیلی تکیه کرد.
- ذخیره‌سازی عمده و طولانی‌مدت هیدروژن یکی از چالش‌های اصلی در توسعه هیدروژن به‌عنوان سوخت برای کاربردهای گسترده است.
- یکی از روش‌های ذخیره هیدروژن به‌صورت گاز، ذخیره‌سازی زیرزمینی است و ساختارهای طبیعی زمین‌شناسی مانند گنبدهای نمکی و سفره‌های زیرزمینی یا غارهای سنگی مهندسی‌شده می‌توانند به این منظور مورد استفاده قرار گیرند. ذخیره‌سازی انبوه زیرزمینی در صنعت گاز طبیعی یک عملیات عادی است که داشتن چنین توانمندی فناورانه‌ای می‌تواند در ذخیره‌سازی هیدروژن نیز بسیار مفید باشد.
- مخزن هیدروژن فشرده و هیدروژن مایع، دو روش محبوب ذخیره‌سازی هیدروژن برای مصارف صنعتی فعلی هستند. برای استفاده از آنها به‌عنوان وسیله نقلیه هیدروژنی، چالش‌های مشابهی مانند طراحی مخزن و نیازهای مواد، کاهش هزینه انرژی در فرآیند فشرده‌سازی و مایع‌سازی و در نتیجه کاهش هزینه کل وجود دارد.
- تقاضای هیدروژن در سال ۲۰۲۰ به ۹۰ میلیون تن رسید که عمده آن برای مصارف پالایشی و صنعتی است و به‌صورت انحصاری از سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود. تولید این ۹۰ میلیون تن هیدروژن توأم با تولید ۹۰۰ میلیون تن دی‌اکسیدکربن بوده است.
- سالانه، پالایشگاه‌ها نزدیک به ۴۰ میلیون تن هیدروژن به‌عنوان ماده اولیه یا به‌عنوان منبع انرژی مصرف می‌کنند. تقاضا در بخش صنعت تا حدودی بیشتر است (بیش از ۵۰ میلیون تن هیدروژن) که تولیدات شیمیایی حدود ۴۵ میلیون تن از تقاضای هیدروژن را تشکیل می‌دهد و تقریباً سه‌چهارم آن به تولید آمونیاک و یک‌چهارم به متانول اختصاص دارد.
- طی ۵ سال گذشته، ظرفیت جهانی الکترولیز برای تولید هیدروژن ۲ برابر شده و تا اواسط سال ۲۰۲۱ به بیش از ۳۰۰ مگاوات رسیده است.
- تا سال ۲۰۳۰ باتوجه به پروژه‌های تعریف‌شده، ظرفیت برق تخصیص‌داده‌شده برای ۳۵۰ پروژه الکترولیز به ۵۴ گیگاوات خواهد رسید و ۴۰ پروژه با ظرفیت ۳۵ گیگاوات نیز در مراحل اولیه توسعه هستند. همه اینها درصورت تحقق، حدود ۸ میلیون تن هیدروژن تولید می‌کند که فاصله بسیار زیادی با ۸۰ میلیون تن ظرفیت موردنیاز مطابق نقشه راه صفرخالص تا سال ۲۰۵۰ دارد.
- ۱۶ پروژه برای تولید هیدروژن از سوخت فسیلی باCCUS عملیاتی شده که تولید سالانه‌اش میزان کم ۷۰۰ هزار تن است. ۵۰ پروژه در دست توسعه است، عموماً در آمریکا و کانادا هستند و تا سال ۲۰۳۰ به ظرفیت تولیدی ۹ میلیون تن می‌رسند.
- هزینه پیل‌های سوختی خودرو از سال ۲۰۰۸ به‌دلیل پیشرفت فناوری و فروش رو به رشد خودروهای الکتریکی پیل سوختی حدود ۷۰ درصد کاهش یافته است.
- دستیابی به اهداف کربن‌صفر تا سال ۲۰۵۰ به سرمایه‌گذاری یک تریلیون و ۲۰۰ میلیارد دلاری در بخش هیدروژن نیاز دارد.
Close
