الهيدروجين هو أحد أكثر الطاقات الواعدة الصديقة للبيئة في المستقبل. نظرًا لكونه العنصر الأكثر وفرة في الكون ، فإنه يوفر مصدرًا لا ينتهي من الطاقة النظيفة التي يمكن تحويلها إلى كهرباء عن طريق خلايا الوقود بدون نفايات سامة أو انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ومع ذلك ، فإن مفتاح الاستخدام الواسع للهيدروجين يكمن في الاستراتيجيات الفعالة للتخزين والتسليم ، خاصة عند استخدامه للتطبيقات الثابتة وتطبيقات السيارات.
يمكن تخزين الهيدروجين في صورة سائلة أو غازية ، إما للتخزين طويل الأجل في التكوينات الجيولوجية الطبيعية (مثل كهوف الملح والكهوف الصخرية الصلبة المبطنة وحقول النفط والغاز المستنفدة) أو على المدى القصير كغاز هيدروجين مضغوط للنقل وعلى تطبيقات اللوحة في السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود. يفضل تخزين السائل لأنه يتطلب مساحة أقل لمستوى معين من كثافة الطاقة.
من أجل تحقيق كثافة طاقة كافية للاستخدام العملي ، يجب ضغط الهيدروجين إلى مستويات ضغط عالية. يمكن تحقيق ذلك باستخدام تقنيات الضغط الميكانيكية التقليدية مثل الضواغط الترددية والغشائية والخطية أو التقنيات المبتكرة غير الميكانيكية المصممة خصيصًا للهيدروجين ، مثل الضواغط المبردة والهيدريد المعدني والضواغط الكهروكيميائية.
في حالة التخزين الغازي ، من المحتمل أن يتم خلط الهيدروجين مع الغاز الطبيعي للنقل في البنية التحتية الحالية لخطوط الأنابيب. كثافة الطاقة لهذا الحل محدودة بقدرة خط الأنابيب وسلامته المادية ، فضلاً عن قدرات المستخدمين النهائيين للتعامل مع كميات كبيرة من الهيدروجين. العديد من الجهود البحثية جارية لتحديد أداء هذا النوع من النظام (انظر Kurz et al.، 2020a and b).
بالنسبة لتخزين السوائل ، فإن أفضل خيار متاح حاليًا هو تخزين الهيدروجين كبورايد فلز قلوي ، مثل بوروهيدريد النيكل (NbH) ، والذي يمكن أن يحافظ على التشغيل حتى 1000 درجة مئوية مع فقدان كفاءة كارنو بنسبة 40٪ فقط. ومع ذلك ، فإن هذا النوع من المواد عرضة للتسمم بآثار الأكسجين والماء الموجودة في الهواء المحيط في درجات الحرارة المرتفعة هذه. علاوة على ذلك ، فإن إنتاج NbH يعد مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً.
يتمثل النهج الأسرع والأكثر فعالية من حيث التكلفة في ضغط الهيدروجين باستخدام مضخات الطرد المركزي ، وهي تقنية مستخدمة بالفعل على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية. ومع ذلك ، فإن ظروف تشغيل هذه المضخات متطلبة للغاية ويمكن أن تؤدي إلى درجة عالية من التآكل في مكونات المضخة. هذا صحيح بشكل خاص في حالة الدوارات ، التي تخضع لتسارع واهتزازات دورانية كبيرة. يؤدي الضرر الناتج عن ريش الدوار وموانع التسرب إلى زيادة تكاليف الصيانة والإصلاح ، ويمكن أن يضر بكفاءة المضخة ، وبالتالي ، الموثوقية الكلية للنظام.
لمعالجة هذه المشكلة ، طور معهد الأبحاث الجنوبي الغربي (SwRI) ضاغطًا تردديًا خطيًا يعمل بمحرك ، يسمى LMRC ، وهو مصمم خصيصًا لضغط الهيدروجين للمركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود (FCEVs). تستخدم هذه الماكينة محكمة الإغلاق ومحكمة الإغلاق مزيجًا من الحلول التي طورتها SwRI للحماية من التقصف والتآكل ، بما في ذلك الطلاءات وتصميمات الصمامات والمكابس المحكم. كما أنها تتميز بتصميم محرك خطي يقلل من استهلاك الطاقة وعدد الأجزاء المتحركة ، وبالتالي زيادة الكفاءة والموثوقية ودورة حياة المنتج.
AlNiCo Magnet Manufacturers
