إنه العنصر الأكثر وفرة في الكون ولكنه يحتاج إلى التحرر من الروابط الكيميائية قبل أن يصبح وقودًا.
الهيدروجين مباشرة من الأرض
لطالما كان لقصة الهيدروجين وجهان.
هناك وعد: H 2 لا ينتج ثاني أكسيد الكربون عندما يحترق في محرك أو يتفاعل في خلية وقود.
الوقود خفيف ، وفعال في الاستخدام ، ولعبة بناء رائعة للمواد الكيميائية أو المنتجات.
وهذا يجعلها بديلاً ممتازًا للبترول أو غاز الميثان الأحفوري كوقود أو كمادة وسيطة.
في الواقع ، في عام 2018 ، تم استهلاك أكثر من 70 مليون طن من الهيدروجين لجميع الأغراض ، معظمها لصنع الأمونيا للأسمدة ولتخفيف وتحلية النفط الخام في المصافي.
ومن المتوقع أن ينمو الطلب على الهيدروجين ثمانية أضعاف بحلول عام 2050 ، مرة أخرى كمادة وسيطة ، ولكن أيضًا للنقل ، وبناء الحرارة ، وتوليد الطاقة.
لسوء الحظ ، كانت هناك دائمًا مشكلة، على الرغم من أن الهيدروجين هو أكثر الجزيئات وفرة في الكون ، إلا أنه عادة لا يتوفر بشكل حر وغالبًا ما يكون مرتبطًا بجزيئات الماء أو الهيدروكربونات.
في الوقت الراهن،
الصناعة إما يضيف الحرارة إلى الماء والميثان (عملية تسمى البخار إصلاح)
أو يضيف الكهرباء في الماء (في التحليل الكهربائي) لتوثيق الهيدروجين لجعل H النقي 2 .
تعمل كلتا الطريقتين ولكنهما كثيفة الطاقة ومكلفة. وإذا لم يتم التقاط الانبعاثات من مصدر الطاقة أو العملية ، فإنها تساهم في الاحتباس الحراري.
طريق آخر لإنتاج الهيدروجين
تجلب دورة الأكسدة والاختزال بأكسيد الحديد الماء والحرارة في اتصال مع أيونات الحديد لإنتاج الهيدروجين من تسلسل من خطوتين للاختزال والأكسدة.
عندما يتلامس الحديدوز (Fe 2+ ) مع الماء ، فإنه يتأكسد إلى الحديد Fe 3+ ويطلق H 2 . يكون التفاعل سريعًا وفعالًا في درجات حرارة عالية – حوالي 300 درجة مئوية – ولكنه ممكن في درجات حرارة منخفضة.
يعمل المسار أيضًا مع معادن أخرى ، مثل المغنيسيوم.
بينما يجب إنتاج عملية الإصلاح بالبخار والتحليل الكهربائي بشكل مصطنع ، فمن المثير للاهتمام أن هناك أماكن يتلامس فيها الحديد في قشرة الأرض بشكل طبيعي مع كل من الحرارة والماء.
أحد هذه الأماكن هو سلسلة التلال في وسط المحيط الأطلسي.
في حين أن حصاد الهيدروجين المتصاعد من قاع البحر أمر غير مريح ، فإن سلسلة التلال في منتصف المحيط تتضخم في أيسلندا.
تجلب بعض الآبار الحرارية الجوفية الشهيرة في تلك الجزيرة الهيدروجين إلى السطح جنبًا إلى جنب مع الماء الساخن الذي يستخدمه الآيسلنديون لتوليد الطاقة والتدفئة المنزلية.
هناك مصادر جيولوجية أخرى لغاز الهيدروجين يسهل الوصول إليها أكثر من التلال وسط المحيط.
الهراوات ما قبل الكمبري – كتل من القشرة يبلغ عمرها نصف مليار عام في أماكن مثل البرازيل وكندا وناميبيا وأستراليا .
تتميز أحيانًا بانخفاض طفيف دائري تقريبًا حيث يموت الغطاء النباتي بسبب تسرب غاز الهيدروجين من باطن الأرض.
في روسيا الأوروبية ، وفقًا للباحثين ، توجد حلقات من هذا القبيل ، تسمى دوائر خرافية ، يتراوح قطرها من 100 متر إلى عدة كيلومترات،و تُظهر المستشعرات حول هذه الدوائر تدفقًا موثوقًا به لـ H 2 من تحت الأرض يمكن التقاطه وتسخيره للوقود.
بشكل عام ، تشير أحدث بياناتنا وفهمنا إلى أن الهيدروجين الطبيعي متوفر بأحجام مناسبة عالميًا مع إمكانية وصول أسهل وأرخص وانبعاثات أقل من الإصلاح أو التحليل الكهربائي.
هذا مجال جديد ، ومع ذلك ، لا ينبغي لنا أن نتظاهر بأن لدينا فهمًا كاملاً للنظام ، ولكن إذا وجد أنه قابل للتطبيق ، فيمكن أن يتطور بسرعة.
على سبيل المثال ، من خلال الاستفادة من المعرفة الحالية من صناعة النفط والغاز ، انتقل استخراج الهيدروكربونات من التكوينات الصخرية من الصفر أساسًا في عام 2008 إلى حوالي 150 مليار دولار بحلول عام 2019 وأعاد اختراع الجغرافيا السياسية للطاقة على طول الطريق.
يذكرنا الهيدروجين الطبيعي بالأيام الأولى للصخر الزيتي من حيث إنها في الغالب فكرة تنتظر تقنيات وسياسات وظروف سوق أفضل لتزدهر.
إذا حدث ذلك ، فربما تستطيع صناعة النفط والغاز تحويل قدراتها إلى استخراج الهيدروجين الناتج عن العمليات الجيولوجية الجوفية ، لرعاية حقبة جديدة من الوقود منخفض الكربون.
بهذه الطريقة ، يمكنها تجنب تعطل الوظائف أثناء استخدام كفاءاتها على نطاق عالمي لزيادة الهيدروجين بسرعة.
يمكن أن يعطي قصة الهيدروجين النهاية السعيدة التي تستحقها.