تولید هیدروژن سبز به روش‌هایی اطلاق می‌شود که در آن از منابع تجدیدپذیر انرژی و فرآیندهای بدون انتشار کربن استفاده می‌شود. مهم‌ترین فناوری‌های موجود برای تولید هیدروژن سبز عبارتند از:
1-الکترولیز آب (Water Electrolysis)
- الکترولیز با استفاده از انرژی تجدیدپذیر: در این روش، آب (H₂O) به هیدروژن (H₂) و اکسیژن (O₂) تجزیه می‌شود. این فرآیند با استفاده از برق تولید شده از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی یا آبی انجام می‌شود.
- انواع الکترولایزرها:
- الکترولایزر قلیایی (AEL): قدیمی‌ترین و رایج‌ترین نوع الکترولایزر
-الکترولایزر غشای تبادل پروتون (PEM): بازده بالا و قابلیت پاسخ سریع به نوسانات انرژی
-الکترولایزر اکسید جامد (SOE): در حال توسعه و مناسب برای کار در دمای بالا
۲-فتوالکترولیز (Photoelectrochemical Water Splitting)
- در این روش از نور خورشید برای تجزیه مستقیم آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌شود. این فناوری هنوز در مراحل تحقیقاتی و توسعه است اما پتانسیل بالایی برای تولید هیدروژن سبز دارد.
۳-تولید هیدروژن از زیست‌توده (Biomass Gasification)
- در این روش، زیست‌توده (مواد آلی مانند ضایعات کشاورزی یا جنگلی) در فرآیند گازی‌سازی به گاز سنتز (شامل هیدروژن) تبدیل می‌شود. اگر این فرآیند با استفاده از انرژی تجدیدپذیر انجام شود، می‌توان آن را به عنوان روشی برای تولید هیدروژن سبز در نظر گرفت.
۴-تولید هیدروژن از فتوکاتالیست‌ها (Photocatalytic Water Splitting)
- در این روش از کاتالیست‌های نوری (فتوکاتالیست) برای تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن تحت تابش نور خورشید استفاده می‌شود. این فناوری نیز در مراحل تحقیقاتی است.
۵-تولید هیدروژن از میکروارگانیسم‌ها (Biological Hydrogen Production)
- برخی میکروارگانیسم‌ها مانند جلبک‌ها و باکتری‌ها قادر به تولید هیدروژن از طریق فرآیندهای فتوسنتز یا تخمیر هستند. این روش‌ها هنوز در مراحل آزمایشی و توسعه هستند.
۶-تولید هیدروژن از آب دریا (Seawater Electrolysis)
- با استفاده از الکترولیز آب دریا و انرژی تجدیدپذیر، می‌توان هیدروژن سبز تولید کرد. این روش به دلیل چالش‌هایی مانند خوردگی و وجود نمک، نیاز به فناوری‌های پیشرفته‌تری دارد.
۷-تولید هیدروژن از آمونیاک سبز (Green Ammonia Splitting)
- در این روش، آمونیاک (NH₃) که از منابع تجدیدپذیر تولید شده است به هیدروژن و نیتروژن تجزیه می‌شود. این فرآیند می‌تواند به عنوان یک روش غیرمستقیم برای تولید هیدروژن سبز استفاده شود.
۸-تولید هیدروژن از متانول سبز (Green Methanol Reforming)
- متانول تولید شده از منابع تجدیدپذیر می‌تواند در فرآیند ریفرمینگ به هیدروژن تبدیل شود. این روش نیز به عنوان یک راه‌حل غیرمستقیم برای تولید هیدروژن سبز در نظر گرفته می‌شود.
چالش‌ها و آینده فناوری‌های تولید هیدروژن سبز
- هزینه بالا: هزینه تولید هیدروژن سبز در مقایسه با هیدروژن خاکستری (تولید شده از سوخت‌های فسیلی) هنوز بالاست.
- نیاز به زیرساخت‌ها: توسعه زیرساخت‌های ذخیره‌سازی و انتقال هیدروژن ضروری است.
- پیشرفت فناوری: بهبود بازده الکترولایزرها و کاهش هزینه‌ها از طریق تحقیقات و توسعه ادامه دارد.
این فناوری‌ها در حال پیشرفت هستند و انتظار می‌رود در آینده نزدیک نقش مهمی در انتقال به انرژی پاک و کاهش انتشار کربن ایفا کنند.
داود فدایی
مشاور مرکز خدمات نوآوری، پژوهش، انرژی و آب اتاق بازرگانی البرز