الهيدروجين هو أبسط عنصر كيميائي : تتكون نواته من بروتون واحد وذرته بها إلكترون واحد فقط. يتكون جزيء ثنائي الهيدروجين (H2) من ذرتي هيدروجين.
يشيع استخدام الهيدروجين للإشارة إلى ثنائي الهيدروجين.

يؤدي حرق 1 كجم من الهيدروجين إلى إطلاق طاقة أكثر بنحو 4 مرات من 1 كجم من البنزين وينتج الماء فقط :

2H2 + O2 -> 2H2O

الهيدروجين وفير جدا على سطح الأرض ولكنه غير موجود في حالته النقية. يرتبط دائما بالعناصر الكيميائية الأخرى ، في جزيئات مثل الماء والهيدروكربونات. الكائنات الحية (الحيوانية أو النباتية) تتكون أيضا من الهيدروجين.
وبالتالي فإن الكتلة الحيوية هي مصدر محتمل آخر للهيدروجين.

يتطلب استخراج الهيدروجين من هذه الموارد الأولية مثل الهيدروكربونات والكتلة الحيوية والمياه مدخلات طاقة.
يمكن أن يكون الهيدروجين لا ينضب تقريبا ، شريطة أن يتم إنتاجه بكميات كافية بتكلفة تنافسية ومن الطاقة منخفضة الكربون (النووي

تشغيل محطة للطاقة النووية

مكونات محطة الطاقة النووية. المكونات الرئيسية لمحطة الطاقة النووية : المفاعل النووي :

ة والمتجددة).
تقنيات الهيدروجين هي مجموعة من التقنيات المدروسة لإنتاج الهيدروجين وتخزينه وتحويله لأغراض الطاقة.

هناك عدة طرق حالية لإنتاج الهيدروجين ، ولكل منها مزاياها وعيوبها من حيث التكلفة وكفاءة الطاقة والتأثير البيئي :

التحليل الكهربائي للماء :
التحليل الكهربائي للماء هو عملية تستخدم الكهرباء لتحطيم الماء (H2O) إلى هيدروجين (H2) وأكسجين (O2). هناك نوعان رئيسيان من التحليل الكهربائي : التحليل الكهربائي القلوي والتحليل الكهربائي لغشاء تبادل البروتون (PEM). يمكن تشغيل التحليل الكهربائي للمياه بالكهرباء من مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ، مما يجعلها طريقة صديقة للبيئة لإنتاج الهيدروجين.

إصلاح بخار الميثان :
إصلاح الميثان بالبخار هو عملية كيميائية تستخدم الميثان (CH4) ، عادة في شكل غاز طبيعي ، لإنتاج الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون (CO2). تستخدم هذه العملية بشكل شائع على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية لإنتاج الهيدروجين. ومع ذلك ، فإنه ينبعث منه أيضا CO2 ، مما يجعله طريقة أقل صداقة للبيئة لإنتاج الهيدروجين مقارنة بالتحليل الكهربائي للماء.

تغويز الكتلة الحيوية :
تغويز الكتلة الحيوية هو عملية تحول المادة العضوية إلى غاز تخليقي ، والذي يمكن تحويله بعد ذلك إلى هيدروجين. تستخدم هذه الطريقة النفايات الزراعية أو الحرجية أو الحضرية كمادة وسيطة ، مما يوفر إمكانية إنتاج الهيدروجين من مصادر متجددة ومستدامة.

الانحلال الحراري للماء :
الانحلال الحراري للماء هو عملية كيميائية حرارية تستخدم الحرارة لتحطيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين. في حين أن هذه الطريقة يمكن أن تكون فعالة من حيث كفاءة الطاقة ، إلا أنها تتطلب درجات حرارة عالية وظروفا محددة ، مما قد يجعلها أكثر تعقيدا في التنفيذ.

التحليل الكهربائي الشمسي :
التحليل الكهربائي الضوئي الشمسي هو طريقة لإنتاج الهيدروجين تستخدم الخلايا الشمسية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء ، والتي تستخدم بعد ذلك لتشغيل عملية التحليل الكهربائي للماء. تستخدم هذه الطريقة الطاقة الشمسية كمصدر متجدد للكهرباء ، ولكن يمكن أن تكون محدودة بكفاءة الخلايا الشمسية والتكاليف المرتبطة بها.

يعد تخزين الهيدروجين مجالا نشطا للبحث والتطوير نظرا لإمكاناته كناقل طاقة نظيف ومتعدد الاستخدامات. فيما يلي بعض الطرق الحالية لتخزين الهيدروجين :

ضغط الغاز :
يمكن تخزين الهيدروجين في صورة غازية مضغوطة عند ضغط عال في خزانات أسطوانية معززة. يمكن تصنيع صهاريج التخزين عالية الضغط من الفولاذ أو المواد المركبة لتحمل الضغوط العالية. ومع ذلك ، فإن ضغط الهيدروجين عند ضغوط عالية يتطلب بنية تحتية محددة ويمكن أن يؤدي إلى فقد الطاقة.

تسييل :
يمكن تبريد الهيدروجين وتسييله إلى درجات حرارة منخفضة جدا (أقل من -253 درجة مئوية) لتخزين كثافة الطاقة العالية. يقلل التخزين في شكل سائل من الحجم الذي يشغله الهيدروجين ، ولكنه يتطلب معدات تبريد باهظة الثمن وخسائر كبيرة في الطاقة أثناء عملية التسييل.

الامتزاز على المواد الصلبة :
يمكن امتصاص الهيدروجين على المواد الصلبة ذات البنية المسامية ، مثل الكربون المنشط أو الزيوليت أو المعادن العضوية المسامية (MOFs) أو المواد الهجينة العضوية غير العضوية. هذه المواد لها مساحة سطح محددة كبيرة ويمكنها امتصاص الهيدروجين عند ضغوط معتدلة ودرجات حرارة محيطة. ومع ذلك ، يمكن أن يكون امتزاز الهيدروجين قابلا للعكس ولكنه يتطلب ضغوطا عالية للامتزاز.

تخزين المواد الكيميائية :
يمكن تخزين الهيدروجين في شكل مركبات كيميائية تطلقه عند تكسيرها. على سبيل المثال ، يمكن تخزين الهيدروجين في شكل هيدريدات فلزية أو مركبات عضوية مثل الهيدريدات العضوية. يمكن إطلاق الهيدروجين عن طريق التسخين أو الحفز أو طرق أخرى. ومع ذلك ، قد يكون لأنظمة تخزين المواد الكيميائية متطلبات محددة من حيث درجة الحرارة والضغط وتجديد المواد.

التخزين تحت الأرض :
يمكن تخزين الهيدروجين تحت الأرض في تكوينات جيولوجية مناسبة مثل طبقات المياه الجوفية المالحة أو التجاويف الطبيعية أو الخزانات المسامية. يوفر التخزين تحت الأرض سعة تخزين كبيرة ويمكن أن يقلل من مخاطر الأمان والبنية التحتية. ومع ذلك ، يتطلب هذا مواقع جيولوجية مناسبة وتقنيات تخزين آمنة وموثوقة.

للهيدروجين مجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة في مختلف القطاعات نظرا لخصائصه الفريدة ، بما في ذلك تعدد استخداماته ونظافته عند إنتاجه من مصادر الطاقة المتجددة وقدرته على تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. تتضمن بعض التطبيقات المحتملة للهيدروجين ما يلي :

التنقل النظيف :
توفر مركبات الهيدروجين ، مثل سيارات خلايا الوقود والحافلات والشاحنات والقطارات ، بديلا نظيفا لمركبات محركات الاحتراق الداخلي. إنها تولد الكهرباء عن طريق الجمع بين الهيدروجين والأكسجين من الهواء ، وتوليد الماء والحرارة فقط كمنتجات ثانوية ، مما يقلل من انبعاثات ملوثات الهواء وغازات الدفي

DVI

تم اختراع \واجهة بصرية رقمية\ (DVI) أو واجهة الفيديو الرقمية بالفريق العامل العرض الرقمي (DDWG). اتصال رقمي يستخدم لتوصيل بطاقة رسومات على الشاشة.
فإنه من المفيد (بالمقارنة مع VGA) على الشاشات حيث تكون مفصولة ماديا بكسل.

ئة.

تخزين الطاقة :
يمكن استخدام الهيدروجين كوسيلة لتخزين الطاقة على نطاق واسع ، بما في ذلك تخزين الطاقة التي تنتجها مصادر متجددة متقطعة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. يمكن استخدام الكهرباء الزائدة لإنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للماء ثم تخزينها لاستخدامها لاحقا كوقود أو مصدر للطاقة.

الإنتاج الصناعي :
يستخدم الهيدروجين على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية لإنتاج الأمونيا ، ويستخدم في صناعة الأسمدة ، وكذلك في إنتاج المواد الكيميائية المختلفة ، بما في ذلك الميثانول والهيدروجين المكلور والهيدروكربون. يمكن استخدامه أيضا كعامل اختزال في إنتاج الصلب والمعادن الأخرى.

إنتاج الكهرباء :
يمكن استخدام خلايا وقود الهيدروجين لتوليد الكهرباء بطريقة نظيفة وفعالة ، لكل من التطبيقات الثابتة والمتنقلة. يتم استخدامها في المباني التجارية والسكنية كمصدر احتياطي للكهرباء أو كمصدر أساسي للطاقة. يمكن استخدامها أيضا لتزويد شبكات الطاقة بالكهرباء خلال فترات ذروة الطلب.

Cالتدفئة السكنية والتجارية :
يمكن استخدام الهيدروجين كوقود للتدفئة السكنية والتجارية ، ليحل محل الغاز الطبيعي أو زيت الوقود. يتم تطوير غلايات الهيدروجين ويمكن أن توفر بديلا منخفض الكربون لتدفئة المباني.

التطبيقات الفضائية :
في صناعة الفضاء ، يستخدم الهيدروجين كوقود لدفع مركبات الإطلاق الفضائية ، خاصة في المراحل العليا من الصواريخ. غالبا ما يستخدم الهيدروجين السائل كوقود دافع بسبب كثافة الطاقة العالية والاحتراق النظيف.