توصلت شركة بريطانية إلى تقنية يمكنها خفض تكلفة إنتاج الهيدروجين؛ ما يفتح المجال أمام إمكان توفير الأمونيا الخضراء بأسعار ملائمة، والتوسع بنشرها في التطبيقات المختلفة.
وتتّسع الفجوة بين طموحات نشر الأمونيا وتحقيق إنجاز ملموس على أرض الواقع في حجم الإنتاج، لأسباب عدّة، يعود أغلبها لتكلفة الإنتاج المرتفعة للهيدروجين التي تنعكس على تسعير أبرز مشتقاته، حسب تفاصيل تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.
وللتغلب على ذلك، يتعين على المطورين إدخال تقنيات جديدة تساعد -بجانب الدمج مع مصادر الطاقة المتجددة- في التغلب على تحديات إنتاج الأمونيا الخضراء.
وخطت شركة “سيريس Ceres” -التي تتخذ من مدينة هورشام في إنجلترا مقرًا لها- خطوات في هذا الشأن، مع فتح المجال لاستعمال خلايا التحليل الكهربائي الصلبة.
خلايا التحليل الكهربائي الصلبة
تطرح شركة “سيريس” إنتاج الهيدروجين بتقنية خلايا التحليل الكهربائي الصلبة، وهي تقنية متطورة لكنها لم تصل إلى مرحلة النضج التجاري بعد.
وفي هذه التقنية يُحلَّل بخار الماء في درجات حرارة مرتفعة تتراوح بين 650 و1000 درجة مئوية، اعتمادًا على الكهرباء المتجددة وإلكتروليت صلب من السيراميك، يعمل بمثابة ناقل لأيونات الأكسجين.
وتُشير فكرة العمل الرئيسة للتقنية إلى “اختزال” بخار الماء عند الكاثود، لإنتاج الهيدروجين والأكسجين، التي تنتقل بدورها إلى الأنود وتتعرض للأكسدة، ما يُنتج غاز الأكسجين النقي.
وتكتسب هذه التقنية كفاءة أعلى مقارنة بطرق التحليل الكهربائي الأخرى، سواء القلوية، أو باستعمال غشاء التبادل البروتوني.
وخلال إنتاج الهيدروجين بخلايا التحليل الكهربائي الصلبة (إس أو إي سي SOEC)، ترتفع درجة الحرارة إلى مستويات عالية تساعد في تقليص استهلاك الكهرباء.
وتركّز تقنية “سيريس” على استعمال مواد صلبة تتطلب درجة حرارة مرتفعة لصهرها، وعند مستوى حرارة محدّد يبدأ الإلكتروليت في العمل ونقل الأيونات.
ويسهّل ذلك استعمال قدر أقل من الكهرباء النظيفة المولّدة من مصادر طاقة متجددة، في فصل المياه إلى هيدروجين وأكسجين.
مكاسب الهيدروجين والأمونيا
بالنظر إلى أن الكهرباء النظيفة كانت العامل الأبرز في رفع تكلفة إنتاج الهيدروجين، فقد يؤدي التحليل الكهربائي بالخلايا الصلبة والاستفادة من الحرارة الناجمة عن ذلك إلى خفض سعر الأمونيا المشتقة من الوقود الأخضر.
وتعزز تقنية شركة “سيريس” مكاسب الهيدروجين والأمونيا، إذ تخفض عملية التحليل الكهربائي الصلبة استهلاك الكهرباء بمعدل 30% لكل كيلوغرام يُنتَج.
ويشكّل ذلك مسارًا ثوريًا بتجاوز أبرز تحديات التوسع في الوقود الأخضر، إذ تستحوذ الكهرباء المتجددة على ما يتراوح بين 40 و50% من تكلفة إنتاج الهيدروجين.
وبالتبعية، تتأثر الأمونيا الخضراء إيجابًا بخفض استهلاك الكهرباء النظيفة وتكلفتها، ما يجعلها “فرصة واعدة” لتخزين الهيدروجين.
ومع تطوير سلسلة الإنتاج المتكاملة (البنية التحتية والمرافق، ضبط أساسيات السوق، جذب التعاقدات طويلة الأجل لتأمين مستقبل العرض والطلب) تتخطى الصناعة أبرز عثراتها.
وتوقعت شركة “سيريس” نموًا في السوق المستقبلية للأمونيا الخضراء مع انتعاش الطلب الصناعي، ويمكن للهيدروجين تلبية هذه الطموحات بتكلفة إنتاج ملائمة في ظل استعمال خلايا التحليل الكهربائي الصلبة ورفع درجة الحرارة.
وتشدد الشركة البريطانية على أن تقنيتها أكثر كفاءة، مقارنة بتقنيات التحليل الكهربائي الأخرى المعتمدة على درجات حرارة أقل.
تقنية “سيريس”
تضمن تقنية “سيريس” وفورات في تكلفة الطاقة لمنتجي الأمونيا، حسب بيان توضيحي للشركة المنتجة بموقعها الإلكتروني.
وأوضحت الشركة أن إنتاج الأمونيا الخضراء بخلايا التحليل الكهربائي الصلبة يستفيد من الحرارة الفائضة والبخار الناجم، باستهلاك كهرباء أقل.
وبالإضافة لذلك، تعزز وحدات التحليل الكهربائي العاملة بتقنية “سيريس” دمج عمل محطات الهيدروجين، والإنتاج التجاري للأمونيا في موقع واحد.
وتتميز وحدات التحليل الكهربائي الخاصة بالشركة بمزايا عدّة، من بينها:
ضمان تكلفة تنافسية للأمونيا الخضراء. عدم الحاجة إلى تخصيص مواقع منفصلة. الحاجة إلى مصادر تبريد معقولة. سهولة عمليات الصيانة.
ومقابل ذلك، تواجه بعض التحديات، مثل:
ارتفاع التكاليف الرأسمالية. إجهاد المواد المستعملة عند التشغيل المستمر. العمر الافتراضي.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
المصادر:
