د. مازن إسماعيل محمد
في ظل السعي العالمي نحو حلول طاقة نظيفة ومستدامة، يعمل الباحثون على تطوير تقنيات مبتكرة لإنتاج الهيدروجين الأخضر، الذي يمكن استخدامه كمصدر للطاقة دون أن ينتج عنه انبعاثات كربونية. إحدى الطرق الواعدة تعتمد على التحليل الكهربائي للماء، حيث يتم فصله إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الكهرباء، لكن هذه العملية تتطلب كميات كبيرة من الطاقة، مما دفع العلماء إلى البحث عن طرق أكثر كفاءة.
هناك تقنيات مختلفة للتحليل الكهربائي، منها الطريقة القلوية التي تستخدم محلول هيدروكسيد البوتاسيوم أو الصوديوم كإلكتروليت، وتتميز بكفاءة جيدة لكنها تعمل عند ضغط منخفض. وهناك تقنية غشاء تبادل البروتون التي توفر نقاءً عالياً للهيدروجين لكنها تعتمد على مواد محفزة باهظة الثمن مثل البلاتين والإيريديوم. كما توجد تقنية التحليل الكهربائي بأكسيد الصلب، التي تعمل عند درجات حرارة عالية وتتميز بكفاءة عالية لكنها تحتاج إلى مصدر حراري مستدام.
التفاعل الأساسي في هذه العمليات يتمثل في فصل الماء إلى مكوناته الأساسية، حيث يتحرر الهيدروجين عند القطب السالب والأكسجين عند القطب الموجب. إلا أن هناك تحديات تتعلق بفعالية المحفزات المستخدمة، ما دفع الباحثين إلى تطوير مواد أكثر استدامة وأقل تكلفة مثل النيكل والحديد، بهدف تحسين كفاءة الإنتاج وتقليل الاعتماد على المعادن النادرة.
إلى جانب إنتاج الهيدروجين، يمكن لهذه التقنية أن تساهم في معالجة المخلفات النيتروجينية، مما يساعد في الحد من التلوث وتحسين جودة المياه. كما يمكن دمجها مع أنظمة الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح، لتعزيز استخدامها في خلايا الوقود لتوليد الكهرباء النظيفة. على المستوى الصناعي، توفر هذه الطريقة بديلاً اقتصادياً لإنتاج الهيدروجين، مما يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري ويخفض انبعاثات الكربون.
رغم الإمكانات الكبيرة لهذه التقنية، لا تزال هناك تحديات تتعلق بتكلفة الإنتاج وكفاءة التحليل الكهربائي، حيث يحتاج العلماء إلى تطوير محفزات أكثر فعالية وتقنيات تقلل من استهلاك الطاقة. يمكن أيضاً استخدام الهيدروجين كوسيلة لتخزين الطاقة، إذ يتم تحويل الفائض من الطاقة المتجددة إلى هيدروجين يمكن استخدامه لاحقاً في توليد الكهرباء، مما يساهم في استقرار الشبكات الكهربائية.
مع استمرار البحث والتطوير، يمكن للهيدروجين الأخضر أن يصبح جزءاً أساسياً من التحول العالمي نحو الطاقة المستدامة، ويفتح آفاقاً جديدة لاستخدامه في النقل والصناعة وإنتاج الكهرباء بطريقة نظيفة وآمنة للبيئة. هذه التطورات تضع العالم على طريق جديد نحو مستقبل خالٍ من الكربون وأكثر استدامة.
