هیدروژن سبز

هیدروژن سبز (انگلیسی: green Hydrogen) به هیدروژنی گفته می‌شود که در جریان تولید آن از سوخت‌های فسیلی استفاده نمی‌شود و هیدروژن درون ترکیب آب در جریان فرایند الکترولیز از اکسیژن جدا می‌شود.^[۱]

تولید هیدروژن ( ${\ce {H2}}$ ) با انرژی خورشیدی به عنوان یک فرآیند پیشرو برای تبدیل انرژی‌های تجدیدپذیر در راستای دستیابی به یک فرآیند برداشت انرژی پایدار و قابل اعتماد، ظهور کرده است. هیدروژن یک واسطه شیمیایی است که می‌تواند انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب و رقیق را به برق تبدیل کند. این فرآیند برای کربن‌زدایی از صنعت انرژی حیاتی است، زیرا اثرات نامطلوب انسانی بر آب و هوا را به حداقل می‌رساند. توسعه سیستم‌های فوتوکاتالیستی بسیار فعال و بادوام با جذب نور گسترده در طیف وسیع خورشیدی برای این تبدیل خورشیدی به هیدروژن ضروری است.

فناوری‌های نو

اکسیدهای پروسکایت به عنوان یک کاتالیزور رایج که نه تنها نور خورشید را جذب می‌کند، بلکه به صورت کلی تجزیه آب را برای تولید ${\ce {H2}}$ از آب موجود سرعت می‌بخشد، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌است. تولید هیدروژن فوتو(الکترو)شیمیایی توسط پروسکایت‌ها، انعطاف‌پذیری ترکیبی استثنایی، خواص الکترونیکی، نوری و مغناطیسی عالی، مقاومت کلی در برابر خوردگی نوری و پایداری حرارتی خوب آنها را برجسته می‌کند.^[۲]

بونومانو و همکارنش در سال ۲۰۲۵، در مطالعه خود، یک سیستم یکپارچه برای تولید هیدروژن سبز با استفاده از آب شیرین‌کن و الکترولایزر مبتنی بر انرژی خورشیدی را مدل‌سازی کردند. نتایج نشان داد که هزینه تراز شده هیدروژن بین ۵ تا ۸ یورو بر کیلوگرم متغیر است و برای رقابت‌پذیری اقتصادی، نیاز به مشوق‌های عمومی بین ۷ تا ۱۲ میلیون یورو دارد.^[۳]

توسعه پایدار

همزمان با تلاش جهان برای دستیابی به اهداف بلندپروازانه اقلیمی و کاهش انتشار کربن، هیدروژن سبز به عنوان یک راه حل همه کاره و مقیاس‌پذیر، مسیری مناسب برای توسعه پایدار را ارائه می‌دهد. پیشرفت‌های قابل توجهی در تولید هیدروژن سبز در مناطقی مشاهده شده است که تعهدات محکمی برای ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر نشان می‌دهند، که به عنوان مدل‌های پیشگام در امکان‌سنجی و پتانسیل ادغام هیدروژن سبز در اکوسیستم‌های انرژی موجود عمل می‌کنند.^[۴]

روش‌های تولید

یکی از مراحل مهم تولید هیدروژن سبز برقکافت است که خروجی آن گاز اکسیژن و گاز هیدروژن است. این عملیات دارای روش‌های متفاوتی دارد:

برقکافت قلیایی

این روش یکی از پرکاربرد ترین روش های برقکافت آب می‌باشد که به لحاظ هزینه هم به صرفه است و معمولا در آن از الکترولیت پتاسیم هیدروکسید استفاده می‌شود.^[۵]

برقکافت غشای تبادل پروتون

این روش نسب به برقکافت قلیایی مزیت‌هایی چون تولید هیدروژن با خلوص بالاتر و کار در دمای پایین‌تر را داراست. همچنین به علت تطابق سریع‌تر با نوسان انرژی، برای منابع ترکیبی خورشیدی-بادی مناسب‌تر است. اگرچه در حال حاضر به علت استفاده از فلزات گران‌بهایی چون پلاتین و ایریدیم در این روش، هزینه آن نسبت به برقکافت قلیایی بالاتر است، اما محققان به هدف جایگزینی این کاتالیست‌ها به منظور کاهش هزینه‌ی این روش، روی این موضوع کار می‌کنند.^[۶]

جستارهای وابسته

منابع

↑ امید شکری (۱۳ اردیبهشت ۱۴۰۲). «صنعت هیدروژن؛ مسابقه جدید کشورهای خلیج فارس که ایران حتی به آن وارد هم نشده». بی‌بی‌سی فارسی. دریافت‌شده در ۴ مه ۲۰۲۳.
↑ Solar-Driven Green Hydrogen Generation and Storage.
↑ https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.146019
↑ Segovia-Hernández, Juan Gabriel; Hernández, Salvador; Cossío-Vargas, Enrique; Juarez-García, Maricruz; Sánchez-Ramírez, Eduardo (2025-01-15). "Green hydrogen production for sustainable development: a critical examination of barriers and strategic opportunities". RSC Sustainability (به انگلیسی). 3 (1): 134–157. doi:10.1039/D4SU00630E. ISSN 2753-8125.
↑ Sebbahi, Seddiq; Assila, Abdelmajid; Alaoui Belghiti, Amine; Laasri, Said; Kaya, Savaş; Hlil, El Kebir; Rachidi, Samir; Hajjaji, Abdelowahed (2024-09-11). "A comprehensive review of recent advances in alkaline water electrolysis for hydrogen production". International Journal of Hydrogen Energy. 82: 583–599. doi:10.1016/j.ijhydene.2024.07.428. ISSN 0360-3199.
↑ Shiva Kumar, S.; Himabindu, V. (2019-12-01). "Hydrogen production by PEM water electrolysis – A review". Materials Science for Energy Technologies. 2 (3): 442–454. doi:10.1016/j.mset.2019.03.002. ISSN 2589-2991.

[1] امید شکری (۱۳ اردیبهشت ۱۴۰۲). «صنعت هیدروژن؛ مسابقه جدید کشورهای خلیج فارس که ایران حتی به آن وارد هم نشده». بی‌بی‌سی فارسی. دریافت‌شده در ۴ مه ۲۰۲۳.

[2] Solar-Driven Green Hydrogen Generation and Storage.

[3] ttps://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.146019

[4] Segovia-Hernández, Juan Gabriel; Hernández, Salvador; Cossío-Vargas, Enrique; Juarez-García, Maricruz; Sánchez-Ramírez, Eduardo (2025-01-15). "Green hydrogen production for sustainable development: a critical examination of barriers and strategic opportunities". RSC Sustainability (به انگلیسی). 3 (1): 134–157. doi:10.1039/D4SU00630E. ISSN 2753-8125.

[5] Sebbahi, Seddiq; Assila, Abdelmajid; Alaoui Belghiti, Amine; Laasri, Said; Kaya, Savaş; Hlil, El Kebir; Rachidi, Samir; Hajjaji, Abdelowahed (2024-09-11). "A comprehensive review of recent advances in alkaline water electrolysis for hydrogen production". International Journal of Hydrogen Energy. 82: 583–599. doi:10.1016/j.ijhydene.2024.07.428. ISSN 0360-3199.

[6] Shiva Kumar, S.; Himabindu, V. (2019-12-01). "Hydrogen production by PEM water electrolysis – A review". Materials Science for Energy Technologies. 2 (3): 442–454. doi:10.1016/j.mset.2019.03.002. ISSN 2589-2991.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]