نوآوران مشتاق استفاده از هیدروژن به عنوان یک منبع پاک انرژی، به ترکیبی از موانع فنی و اقتصادی می پردازند.
همانطور که COP26، بیست و ششمین اجلاس تغییرات اقلیمی سازمان ملل متحد، به تازگی تایید کرد، هیدروژن برای کربن زدایی سیاره حیاتی است. به گفته آژانس بین‌المللی انرژی، در راستای دستیابی به انتشار خالص کربن صفر، تقاضا باید طی 30 سال آینده شش برابر شود.
برای پاسخگویی به تقاضا، چیزی باید تغییر کند.
ریکی ساکای، معاون توسعه کسب و کار جدید در MHI America می گوید: «بازار جهانی هیدروژن در 40 سال گذشته به شدت رشد کرده است، اما ما به همکاری همه بازیگران برای تکمیل زنجیره ارزش هیدروژن نیاز داریم.
مشکل هیدروژن امروزی؟ از لحاظ تاریخی، پرکاربردترین روش تولید برای تولید هیدروژن در مقیاس، اصلاح بخار متان، مشکلی را که ما باید به آن بپردازیم تشدید می‌کند – این روش 10 برابر بیشتر از هیدروژن دی اکسید کربن (CO 2 ) تولید می‌کند.
یک راه حل بالقوه، مهندسی مجدد نوآورانه پیرولیز متان معمولی است. حرارت دادن متان تا دمای بسیار بالا باعث تجزیه آن شده و گاز هیدروژن و کربن جامد تولید می کند. ترفند این است که فرآیند را به اندازه کافی کارآمد کنید تا در مقیاس مقرون به صرفه باشد. زک جونز، یکی از بنیانگذاران و مدیر عامل C-Zero ، یک استارت آپ فناوری سخت در سانتا باربارا، کالیفرنیا، می گوید: "این به هیچ علم جدیدی نیاز ندارد – این فقط یک مسدود کردن و مقابله با مشکل مهندسی شیمی است." فرآیند اختصاصی آن برای تجزیه در اثر حرارت متان را افزایش دهید.
محلول C-Zero مانند "یک معدن زغال سنگ در معکوس" است – گاز طبیعی را کربن زدایی می کند، هیدروژن تمیز تولید می کند و کربن جامد حاصل را در زیر زمین قرار می دهد.
شرکت جونز و فناوری آن تیم توسعه کسب‌وکار جدید را به عنوان یک فرصت سرمایه‌گذاری امیدوارکننده برای گروه MHI، که هدف آن تجاری‌سازی انواع رویکردهای کربن‌زدایی است، مورد توجه قرار داد. روش C-Zero می‌تواند تولیدکنندگان، توزیع‌کنندگان و مصرف‌کنندگان گاز طبیعی را قادر سازد تا در دنیای کربن‌زدایی شده به فعالیت خود ادامه دهند و در عین حال به آن‌ها در دستیابی به تعهدات صفر خالص خود کمک کند.
جونز می‌گوید فرآیند استارت‌آپ را به‌عنوان «یک معدن زغال‌سنگ در معکوس» در نظر بگیرید: C-Zero گاز طبیعی را کربن‌زدایی می‌کند، هیدروژن تمیز تولید می‌کند و کربن جامد حاصل را در زیر زمین قرار می‌دهد.
این تیم به دلیل دو روند همگرا در حال تجدید نظر در مورد تجزیه گاز متان است: نگرانی جهانی در مورد افزایش سطح CO 2 و عرضه فراوان گاز طبیعی ارزان. آنها با هم این پتانسیل را برای سرمایه گذاری از مزیت قابل توجهی که پیرولیز متان نسبت به الکترولیز دارد، ارائه کردند، رایج ترین روش تولید هیدروژن کم کربن/صفر کربن – این روش تنها حدود 13 درصد انرژی به ازای هر واحد هیدروژن تولید شده مصرف می کند.
بهره وری بهبود یافته توجه اریک مک فارلند، استاد کارآفرین مهندسی شیمی در دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا را به خود جلب کرد. پیرولیز متان یک فرآیند نسبتا ساده است، اما به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته است. روش مرسوم شامل جاری شدن متان در بستری از نیکل گرم شده برای جداسازی هیدروژن و کربن است. اما کربن جامد حاصله سطح نیکل را مسدود می کند. بازسازی کننده نیکل تولید جدید CO 2.
مک فارلند این نظریه را مطرح کرد که استفاده از یک کاتالیزور مذاب می تواند مشکل را حل کند. در حالت مایع، کاتالیزور دائماً خود را بازسازی می کند زیرا هیچ سطحی برای تجمع کربن و غیرفعال شدن وجود ندارد. سایر فرآیندهایی که کربن ناخالص تولید می کنند، مواد کاتالیزوری را از فرآیند حفظ می کنند و باعث کاهش کارایی سیستم و افزایش هزینه می شود.
استارتاپ C-Zero برای حل معمای کربن، رویکرد متفاوتی را برای تجزیه در اثر حرارت متان در پیش گرفته است.
جونز یک قهرمان معتقد هیدروژن است. او سال‌ها است که با خودروی پیل سوختی هیدروژنی رانندگی می‌کند. در سال 2017، او به دنبال پروژه هایی برای سرمایه گذاری بود و به مقاله ای آکادمیک که مک فارلند درباره پیشرفت کاتالیزور مذاب خود نوشته بود، برخورد کرد. جونز به سانتا باربارا پرواز کرد و به دنبال کمک به تامین مالی یک استارتاپ بود. در عوض، او و پروفسور C-Zero را تأسیس کردند.
این شرکت نوپا بر روی بهینه سازی نسخه متان پیرولیز خود برای تولید هیدروژن تا حد امکان کارآمد تمرکز کرد. حفظ گرما در سیستم کلیدی بود زیرا از دست دادن حرارت می تواند مزیت راندمان را نسبت به الکترولیز به طور قابل توجهی کاهش دهد.
ما با بسیاری از سرمایه‌گذاران بالقوه تماس گرفتیم که گفتند، گوش کنید، هیچ‌کس حاضر نیست برای اجتناب از CO2 حق بیمه بپردازد. [اما امروز] "بعضی از آنها اکنون فعالانه در تلاش هستند تا به ما پول بدهند." – زک جونز، بنیانگذار و مدیر عامل C-Zero
جونز و مک فارلند شرط می‌بندند که تنظیم دقیق فرآیند، تجاری‌سازی آن را آسان‌تر می‌کند و مردم در نهایت به اندازه کافی به کاهش انتشار CO 2 اهمیت می‌دهند تا برای تولید هیدروژن پاک‌تر، حق بیمه پرداخت کنند. جونز می‌گوید: «ما با بسیاری از سرمایه‌گذاران بالقوه تماس گرفتیم که گفتند: «گوش دهید، هیچ‌کس حاضر نیست برای اجتناب از CO 2 حق بیمه بپردازد». اما امروز، "بعضی از آنها اکنون فعالانه تلاش می کنند به ما پول بدهند."
C-Zero اکنون در حال ساخت یک مرکز آزمایشی است که ظرفیت تولید فعلی را بیش از یک مرتبه افزایش می دهد. بنیانگذاران انتظار دارند که تنها چند بار تکرار فناوری با تولید 5 تا 10 تن هیدروژن در روز فاصله دارند که آن را حداقل مقیاس کارآمد می دانند.
این فناوری به طرق مختلف در زنجیره ارزش هیدروژن در حال ظهور قرار می گیرد. تولیدکنندگان نفت و گاز تحت فشار برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، بازار نهایی جدیدی را به دست می آورند. شرکت‌های اکتشاف و تولید می‌توانند از این فناوری در دهانه چاه برای جلوگیری از انتشار زودگذر متان استفاده کنند.
برای شرکت هایی مانند MHI Group که در حال تبدیل توربین های گازی برای کار با هیدروژن هستند، این فرآیند می تواند مستقیماً در مقابل توربین ها اتفاق بیفتد. هیدروژن C-Zero گرم خارج می شود که در واقع کارایی توربین را افزایش می دهد.
علاوه بر این، تولید هیدروژن در جایی که از آن استفاده می شود، نیاز به حمل و نقل این عنصر قابل اشتعال و چگالی کم را از بین می برد و مانع دیگری برای پذیرش گسترده از بین می برد. در عوض، شرکت ها می توانند گاز طبیعی را با استفاده از زیرساخت های موجود انتقال دهند. و هر جا که در زنجیره ارزش از متان متان استفاده می شود، محصول جانبی کربن جامد آن را می توان مستقیماً در زمین ذخیره کرد – دقیقاً مانند یک معدن زغال سنگ.
در نهایت، این چرخش در پیرولیز هزینه تولید هیدروژن را کاهش می دهد. می‌تواند همراه با تقاضای بیشتر مقیاس‌پذیر شود و بازاری بدون انتشار برای گاز طبیعی ایجاد کند و در عین حال به طور بالقوه جایگزین آن در تولید برق شود. و انعطاف‌پذیری این فناوری برای قرار گرفتن در زنجیره ارزش هیدروژن از طرق مختلف، آن را قادر می‌سازد تا با تکامل بازار سازگار شود.
Sakai از MHIA می‌گوید: با توجه به اینکه انتظار می‌رود هیدروژن به سرعت به گسترش خود ادامه دهد، فرآیندی که تا آنجا که ممکن است هیدروژن تولید می‌کند و تا حد امکان کارآمد باشد، کاملاً مورد تقاضا خواهد بود. این یک مسیر مهم – و نوآورانه – برای کربن زدایی است.

source

توسط bookheart

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *