NewHydrogen تقيّم موقعاً في ولاية يوتا ليكون مصنعاً تجريبياً لإنتاج الهيدروجين بالحرارة

تقوم NewHydrogen بتقييم منشأة أبحاث في ولاية يوتا لتكون مصنعاً تجريبياً محتملاً، سيستخدم الحرارة بدلاً من الكهرباء كمصدر رئيسي للطاقة، لتفكيك الماء إلى هيدروجين وأكسجين. وقد وقّعت الشركة اتفاقية تعاون غير ملزمة مع مختبر San Rafael Energy Lab (USREL) في يوتا لتقييم المنشأة الواقعة في Orangeville بالولاية. وستفحص الدراسة الأولية البنية التحتية المتاحة والمرافق العامة ومتطلبات الترخيص، لتُهيّئ NewHydrogen لما تصفه بالمرحلة التالية من تقنية ThermoLoop.

إمكانات التفكيك الحراري الكيميائي للماء

حالياً، يعتمد معظم إنتاج الهيدروجين النظيف على عملية التحليل الكهربائي، التي تستخدم الكهرباء لفصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين. أما التفكيك الحراري الكيميائي للماء فيتبع نهجاً مختلفاً، إذ يعتمد على الحرارة العالية والتفاعلات الكيميائية لإحداث الفصل. وتعتبر وزارة الطاقة الأمريكية أن التفكيك الحراري الكيميائي للماء يمثل مساراً واعداً لإنتاج الهيدروجين بالاستفادة من الحرارة القادمة من الطاقة الشمسية المركزة ومفاعلات الطاقة النووية المتقدمة. ووفقاً للعملية المستخدمة، يتراوح نطاق درجات الحرارة المطلوبة بين نحو 500°C و2,000°C. وتُعد ThermoLoop النسخة التي تسعى NewHydrogen إلى تطويرها، وهي مصممة للعمل من خلال تفاعلات كيميائية شبه متساوية الحرارة.

وتقول الشركة إن عمليتها تستخدم مواد مطوّرة خصيصاً تتداول بين مراحل مختلفة، بحيث تحدث التفاعلات تقريباً عند نفس درجة الحرارة. وتشير NewHydrogen إلى أن عملها الحالي يستهدف العمل دون 1,000°C. وتكتسي هذه النقطة أهمية بالغة، لأن إنتاج الهيدروجين عبر التحليل الكهربائي يتطلب كميات كبيرة من الكهرباء، في حين تمتلك الأنظمة الحرارية الكيميائية إمكانية استخدام الحرارة مباشرة. غير أن الجدوى الاقتصادية تتوقف إلى حد بعيد على كلفة المصدر الحراري والحرارة المتولدة، فضلاً عن كفاءة المواد الكيميائية والمتانة والتكلفة. وهذه تحديات جوهرية يواجهها إنتاج الهيدروجين الحراري الكيميائي بشكل عام. وتوضح وزارة الطاقة الأمريكية أن الباحثين ما زالوا بحاجة إلى تحسين متانة وكفاءة مواد التفاعل، وتطوير مفاعلات قادرة على العمل بشكل موثوق في دورات حرارية عالية متكررة.

مزايا منشأة يوتا

قد توفّر ولاية يوتا بيئة اختبار مفيدة. وسيكون المصنع التجريبي المقترح أصغر بكثير من طموحات NewHydrogen التجارية النهائية. وتصفه الشركة بأنه جسر يربط بين وحدات الاختبار الهندسية وإنتاج هيدروجين محتمل بسعة غيغاواط. وقد يكون USREL موقعاً مناسباً لهذا الانتقال. إذ تضم منشأة Orangeville أكثر من 30,000 قدم مربع من المساحات البحثية، وأكثر من 40 فداناً من الأراضي التي تسيطر عليها الولاية، إلى جانب أراضٍ صناعية مجاورة إضافية. وتغطي أنشطتها مجالات الطاقة النووية، وتقنيات دورات الطاقة، والطاقة الشمسية، والتصنيع.

كما تبرز المنشأة أيضاً بوصفها منصة اختبار لتقنيات النووية المتقدمة. ويستضيف USREL مشاريع لشركات من بينها Valar Atomics وNuCube Energy، مما يوفر للموقع خبرات في الأنظمة النووية عالية الحرارة والتطبيقات الحرارية الصناعية. ويرتبط هذا بالخطط بعيدة المدى لـ NewHydrogen. واقترحت الشركة دمج ThermoLoop مع الحرارة الناتجة عن المفاعلات النووية الصغيرة المعيارية، للاستفادة بشكل مباشر من الحرارة النووية في إنتاج الهيدروجين، بدلاً من تحويل الحرارة أولاً إلى كهرباء.

وتقتصر هذه الشركات على تقييم مدى ملاءمة الموقع، كما أن اتفاقية التعاون غير ملزمة. وإذا أدى التقييم إلى نشر مستقبلي، فسيوفر اختباراً مفيداً لما إذا كان النهج المعتمد على الحرارة لدى NewHydrogen يمكن أن يتجاوز عروض المختبر، لينتقل إلى عمليات مستمرة على نطاق أوسع. وسيكون هذا الانتقال الاختبار الأصعب الذي تواجهه التقنية. فثمة فرق بين إنتاج الهيدروجين في المختبر، وبين الحفاظ المستمر والفعال اقتصادياً على المواد الكيميائية، ونقل الحرارة، وتشغيل المفاعلات، وإنتاج الهيدروجين. ولا يُعد هذا التقييم إنجازاً بارزاً في إنتاج الهيدروجين، إذ لا يمثل سوى خطوة أولى نحو فهم ما إذا كان بالإمكان الانتقال بتقنية ThermoLoop من تقنية مخبرية إلى مصنع تجريبي عامل.

تحديات وفرص إنتاج الهيدروجين الحراري الكيميائي

لا يقتصر عمل NewHydrogen التقييمي على كونه استكشافاً تقنياً فحسب، بل يحمل أيضاً آثاراً بعيدة المدى على مستقبل إنتاج الهيدروجين. فالنجاح في تنفيذ تقنية التفكيك الحراري الكيميائي للماء قد يفضي إلى استهلاك أقل للطاقة وتكاليف أدنى لإنتاج الهيدروجين، لا سيما في سياق الاستفادة من الطاقة النووية والطاقة الشمسية. غير أن تسويق التقنية لا يزال يواجه تحديات متعددة، تشمل متانة المواد وكفاءة المفاعلات. وتوفر منشأة يوتا منصة اختبار مثالية لدعم تطوير هذه التقنية والمساعدة في تقييم جدواها التشغيلية الفعلية.