نقش هیدروژن در مسیر گذار انرژی

این شرکت اجزای حیاتی برای الکترولایزرهای PEM توسعه می‌دهد که هیدروژن سبز تولید می‌کنند و کارایی فرایند را افزایش می‌دهند. این اجزا در سلول‌های سوختی نیز استفاده می‌شوند. وقتی هیدروژن در سلول سوختی استفاده می‌شود، برق را به‌صورت الکتروشیمیایی تولید می‌کند و تنها محصول جانبی آن آب است.

این اجازه می‌دهد سلول‌های سوختی برق تولید کنند بدون انتشارات مضر یا ذرات، و جایگزینی بالقوه برای موتورهای احتراق داخلی ارائه دهند. از خالص‌سازی PGMهای ضروری برای تولید مستقیم هیدروژن و معدن تا بازیافت این مواد، این شرکت عمیقاً در زنجیره ارزش هیدروژن ادغام شده است که به‌طور طبیعی آن را به صنایعی مانند تولید آهن و فولاد می‌رساند، جایی که هیدروژن برای کربن‌زدایی حیاتی است.

این شرکت مدت‌هاست در فرایند اصلاح اتوترمال یا فناوری سین‌گازها دخیل بوده است که مرکزی برای تولید هیدروژن کم‌کربن (معروف به هیدروژن آبی) از گاز طبیعی یا سیستم‌های ذخیره و جذب کربن (CCS) است. همچنین دهه‌ها، در فناوری‌های تولید بلوک‌های شیمیایی ساختمان مانند متانول، فرمالدئید و آمونیاک از سین‌گازها تخصص داشته است.

تخصص جانسون‌متی در تولید متانول، پایه محکمی برای پیشرفت فناوری هیدروژن آبی فراهم کرد. در سیستم‌های سنتی اصلاح بخار متان (SMR)، گرما با سوزاندن گاز خارجی به ظرف واکنش تأمین می‌شود، که منجر به گازهای دودکش با غلظت پایین دی‌اکسیدکربن (CO₂) مخلوط با نیتروژن می‌شود. جذب دی‌اکسیدکربن از این سیکل انرژی‌بر و سرمایه‌بر است. در مقابل، فرایند جانسون‌متی تولید گرما را درون ظرف واکنش ادغام می‌کند و مزایای قابل‌توجهی ارائه می‌دهد. اول، دی‌اکسیدکربن تولیدشده کاملاً در جریان فرایند در فشار و خلوص بالا محصور است که جذب آن را بسیار ساده می‌کند.

دوم، با حذف نیاز به احتراق خارجی و گازهای دودکش مرتبط، هزینه سرمایه‌ای برای جذب دی‌اکسیدکربن نسبت به روش‌های سنتی کاهش می‌یابد. در نهایت، فناوری جانسون‌متی کارایی را با حداقل کردن مصرف گاز طبیعی به ازای هر کیلوگرم هیدروژن تولیدشده به حداکثر می‌رساند، دی‌اکسیدکربن کمتری تولید می‌کند و جذب تا ۹۹ درصد دی‌اکسیدکربن تولیدشده در فرایند را ممکن می‌سازد. تعهد جانسون‌متی به پیشرفت تولید هیدروژن پاک در تمرکز آن بر کارایی و مقیاس‌پذیری مشهود است. آن‌ها فرایندی را اولویت داده‌اند که در تولید هیدروژن با کمترین هزینه ممکن و حداقل تأثیر زیست‌محیطی برتر باشد.

در مورد چالش‌های انتقال به اقتصاد سبز و تغییر تمرکز در سال‌های اخیر می‌توان گفت سه یا چهار سال پیش، در مورد برنامه‌ها و تنظیم اهداف بحث می‌شد. حالا، با نزدیک شدن به اولین نقاط عطف، مشخص می‌شود که این انتقال چقدر چالش‌برانگیز است و چقدر باید در مورد گام‌هایی که برای تحقق آن برداشته می‌شود جدی بود.

با وجود موانع، می‌توان خوش‌بین بود که مکانیسم‌ها و فناوری‌های در حال اجرا تفاوت ملموسی ایجاد کنند. برای مثال، اولین پروژه‌های تولید هیدروژن آبی اکنون به مرحله سرمایه‌گذاری نهایی رسیده‌اند و تعداد قابل‌توجهی از پروژه‌های مشابه در حال انجام است.

وقتی به گذار انرژی همه‌گیر می‌رسیم، مشخص است که هیچ مسیری به سمت خالص صفر، بدون حضور هیدروژن پاک وجود ندارد. در اتحادیه اروپا، اقداماتی مانند سیستم تجارت انتشار، مالیات کربن و مکانیسم تنظیم مرز کربن، تولید فولاد پاک را تشویق می‌کنند، درحالی‌که فولادسازی سنتی را منع می‌کنند. این سیاست‌ها به‌شدت به نفع فولاد پاک هستند، اما بحث‌های حیاتی در مورد تعادل هزینه‌های سبز شدن با خطر غیرصنعتی‌سازی ایجاد می‌کنند. این چالشی جهانی است که با آن روبه‌روییم: آیا صنعت می‌تواند سبز شود قبل از اینکه متوقف شود؟

به نظر می‌رسد بهترین دسترسی به انرژی تجدیدپذیر و هیدروژن سبز در مناطقی غنی از خورشید و باد خواهد بود، مانند خاورمیانه، استرالیا، برزیل، و بخش‌هایی از آفریقا. چالش اصلی در حمل این انرژی از مناطق غنی از منابع به مناطق پرتقاضا مانند اروپا و آسیا نهفته است.

درحالی‌که هیدروژن راه‌حلی امیدوارکننده برای جابه‌جایی انرژی در زمان و فضا ارائه می‌دهد، لجستیک آن همچنان پیچیده است. امروز، تولید هیدروژن نسبت به قابل‌توجه است، به‌ویژه برای صنایعی مانند فولاد، اما حمل‌ونقل جهانی آن نیاز به زیرساخت جدید دارد، مشابه آنچه دهه‌ها پیش برای LNG توسعه یافت.

هیدروژن مایع‌شده یک گزینه است، اما نیاز به دماهای بسیار پایین و فشارهای بالا دارد که آن را پرهزینه می‌کند. رویکرد دیگر شامل تبدیل هیدروژن به آمونیاک است، مولکولی بدون کربن که حمل آن آسان‌تر است و در مقیاس جهانی جابجا می‌شود. بااین‌حال، تبدیل هیدروژن به آمونیاک و بازگشت آن کارایی انرژی را کاهش می‌دهد.

متانول حامل بالقوه دیگری است، اما به دلیل محتوای دی‌اکسیدکربن آن پیچیدگی‌هایی ایجاد می‌کند که نیاز به مدیریت دقیق انتشارات دارد. خطوط لوله ممکن است برای فواصل کوتاه‌تر، مانند حمل هیدروژن از شمال آفریقا به اروپا، قابل‌اجرا باشند، اما در مقیاس جهانی عملی نیستند.

جایگزینی که ارزش بررسی دارد، به‌ویژه برای صنعت فولاد، تولید آهن درجه پایین در مکان‌های غنی از هیدروژن و حمل آن به اروپا یا آسیا برای پردازش به فولاد با استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی است. این می‌تواند نیاز به حمل خود هیدروژن را کاهش دهد، درحالی‌که فرصت‌هایی برای واقعی‌سازی صنعتی ایجاد می‌کند.