AquaH2: خلايا لإنتاج الهيدروجين الأخضر بطريقة مبتكرة ومستدامة

يُعد الاحتباس الحراري من القضايا الكبرى التي تهدد كوكبنا حاليًا، حيث تتفاقم الأزمة البيئية بسبب استخدام الوقود الأحفوري وانبعاثات غازات الدفيئة. مع النمو الاقتصادي والتقدم التكنولوجي وزيادة عدد السكان، ارتفع الطلب على الطاقة بشكل ملحوظ، مما يعزز الحاجة إلى مصادر طاقة بديلة نظيفة ومستدامة.

يظهر الهيدروجين الأخضر كحل واعد في الاقتصاد منخفض الكربون نظرًا لتنوع استخداماته. يمكنه تخزين الطاقة المتجددة الزائدة، وتحويلها مرة أخرى إلى كهرباء عند الحاجة من خلال خلايا الوقود، مما يتغلب على مشكلة استقرار مصادر الطاقة المتجددة. يمكن للهيدروجين الأخضر أن يزود المركبات مثل السيارات والشاحنات والحافلات والقطارات والسفن والطائرات بالطاقة، كما يُعتبر بديلاً نظيفًا في العمليات الصناعية مثل التكرير، وتصنيع المواد الكيميائية، وإنتاج الصلب. يُستخدم أيضًا كمدخل في إنتاج الأمونيا والميثانول، ويمكنه توليد الكهرباء في توربينات الغاز التقليدية أو خلايا الوقود، مما يسهم في إزالة الكربون من قطاع الكهرباء.

تتطلب عملية إنتاج الهيدروجين الأخضر استخدام خلايا التحليل كهربي التي تعتمد على الطاقة الكهربائية المولدة من مصادر متجددة لفصل الماء إلى أكسجين وهيدروجين. تعتمد هذه العملية على الماء كمكون اساسي، لكن التوسع في انتاج الهيدروجين الاخضر بهذه الطريقة سوف يشكل ضغطا كبيرا على موارد المياه العذبة التي يعاني العالم من نقصها بالفعل. هذا يمثل تحديًا خاصًا في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، التي تمتلك إمكانيات كبيرة لإنتاج للطاقة المتجددة و بالتالي انتاج الهيدروجين الاخضر لكنها تعاني من نقص في المياه اللازمة لعملية الانتاج.

بناءً على ذلك، فإن تطوير تكنولوجيا قادرة على استخدام مصادر بديلة و مستدامة للمياه يمثل حلاً جذريًا لتحدي ندرة المياه. لذلك يهدف مشروعنا الى تطوير خلية انتاج هيدروجين اخضر باستخدام الرطوبة في الجو كمصدر بديل للمياه. تستخدم تقنيتنا مواد هيجروسكوبية لامتصاص الرطوبة من الهواء المحيط دون الحاجة الى استهلاك طاقة في عملية الامتصاص، ثم فصلها كهربيا لإنتاج الهيدروجين. وبالتالي، يمكن لجهازنا العمل بكفاءة في المناطق الصحراوية والساحلية حيث يكون توفير المياه العذبة اللازمة صعبًا ومكلفًا.

الهدف من هذا المشروع هو تطوير خلايا لإنتاج الهيدروجين الأخضر بطريقة مبتكرة ومستدامة. من خلال استخدام الرطوبة الجوية كمصدر رئيسي للمياه بدلاً من الاعتماد على المياه العذبة، يسعى المشروع إلى تقليل استهلاك المياه بشكل كبير، مما يعزز من كفاءة استخدام الموارد في المناطق التي تعاني من شح المياه.

بالإضافة إلى ذلك، يركز المشروع على استخدام مواد خام محلية لضمان تصنيع الخلايا محلياً وبكلفة منخفضة. هذا لا يساهم فقط في تقليل التكلفة، بل يدعم أيضاً الاقتصاد المحلي ويعزز من القدرة على توفير حلول محلية ومستدامة.

من خلال هذه التقنية، نهدف إلى تقليل أثر إنتاج الهيدروجين الأخضر على موارد المياه، مما يمثل خطوة هامة نحو تلبية احتياجات الطاقة بطرق مستدامة وحماية المصادر المائية.

- مشاريع الطاقة المتجددة في المناطق الساحلية او الصحراوية التي يمكنها استغلال فائض الطاقة لديها لإنشاء محطات لإنتاج الهيدروجين الأخضر لكن ليس لديها وفرة في المياه العذبة.

- مشاريع انتاج الهيدروجين الأخضر المهتمة بترشيد استهلاك المياه اللازمة لعملية الإنتاج لتحقيق الإنتاج و الاستهلاك المسؤولين.

- بعض الصناعات الأخرى التي تحتاج الى وحدات انتاج الهيدروجين مثل محطات التوليد التي تستخدم الهيدروجين في تبريد المولدات و مثل مصانع انتاج الحديد التي تهدف الى استبدال الوقود اللازم لعملية الاختزال بالهيدروجين

يعتمد المشروع على استبدال المحلول الكهربائي التقليدي في خلايا الهيدروجين بمحلول هيجروسكوبي، الذي يمتاز بقدرته على امتصاص بخار الماء من الهواء عندما يكون تكريز بخار الماء في الجو اعلى من تركيزه في المحلول الهيجروسكوبي (اعلى من تركيز الاتزان الكيميائي بين الهواء والمحلول). نتيجة لهذا الفرق في التركيزات، يقوم المحلول بامتصاص الرطوبة الموجود في الجو. بعد ذلك، ينتقل الماء من المحلول إلى الأقطاب الكهربائية عبر وسط مسامي بواسطة الانتشار. الأقطاب الكهربائية متصلة بمصدر طاقة كهربائية (مثل الألواح الشمسية)، و يتم عندها فصل بخار الماء كهربيا إلى أكسجين عند الأنود وهيدروجين عند الكاثود.

بهذه الطريقة يمكننا انتاج الهيدروجين الأخضر دون الضغط على مصادر المياه و باستخدام مصدريين طبيعيين فقط هما الشمس و الهواء.