توسط : پژوهشگران دانشگاه «صلح جهانی MIT» هند (MIT-WPU) موفق به توسعه سیستم حامل هیدروژن آلی مایع (LOHC) شدهاند که امکان انتقال هیدروژن را در قالب یک مایع پایدار فراهم میکند. این سیستم غیرقابلاشتعال و غیرانفجاری بوده و در دما و فشار معمولی قابل نگهداری و جابهجایی است.
به گفته محققان، این فناوری یکی از مهمترین موانع پیشروی گسترش کاربرد هیدروژن در هند، یعنی چالشهای ایمنی و لجستیکی در ذخیرهسازی و حملونقل هیدروژن، را هدف قرار داده است.
«راجیب کومار سینهاری»، نویسنده اصلی این پژوهش، توضیح داد: «ایده این نوآوری زمانی شکل گرفت که شرکت Ohm Cleantech Pvt. Ltd. (OCPL) از دانشگاه MIT-WPU خواست راهحلی برای مشکلی ارائه دهد که در مؤسسات بزرگ پژوهشی همچنان حلنشده باقی مانده بود. هیچ روش مدون و مستندی در سطح جهانی برای این موضوع وجود نداشت و به همین دلیل، تیم تحقیقاتی ناچار شد کل فرایند را از ابتدا طراحی و اجرا کند.»
جزئیات فنی این روش اختصاصی درحالحاضر محرمانه باقی مانده است، زیرا شرکت OCPL روند ثبت بینالمللی اختراع آن را دنبال میکند.
«سیدارت مایور»، بنیانگذار شرکت OCPL، اعلام کرد: «دستاوردهای بهدستآمده، گامی مهم در مسیر توسعه سامانهای ایمن، نوآورانه، مقرونبهصرفه و مقیاسپذیر برای حملونقل هیدروژن به شمار میرود. این پیشرفتها تلاشهای ما را در مسیر ثبت پتنتهای بینالمللی تقویت میکند. OCPL مشتاق است این پژوهش را بهسمت یک محصول تجاری پیش ببرد.»
با وجود آنکه هیدروژن یکی از پاکترین گزینههای سوختی محسوب میشود، ادغام آن در سامانههای انرژی همواره با دشواری همراه بوده است؛ چراکه این گاز بهشدت انفجارپذیر است و برای حملونقل به شرایط بسیار خاص نیاز دارد. درحالحاضر، هیدروژن یا در سیلندرهای فشار بالا (گاهی با فشاری چندصد برابر فشار جو) فشرده میشود، یا بهصورت مایع و در دماهایی کمتر از منفی ۲۵۳ درجه سانتیگراد نگهداری و منتقل میشود. هر دو روش مستلزم زیرساختهای پیچیده، الزامات ایمنی سختگیرانه و سرمایهگذاری قابلتوجه هستند و به همین دلیل، حملونقل به یکی از پرهزینهترین بخشهای زنجیره تأمین هیدروژن تبدیل شده است.
نوآوری LOHC دانشگاه MIT-WPU با تکیه بر یک فرایند شیمیایی دومرحلهای، برای رفع این چالشها طراحی شده است. در مرحله هیدروژناسیون، هیدروژن بهصورت شیمیایی به یک مایع آلی ویژه که بهطور اختصاصی طراحی شده است متصل میشود و بدین ترتیب، گاز هیدروژن بهشکلی ایمنتر و مایع برای ذخیرهسازی و حملونقل تبدیل میشود.
در مرحله دهیدروژناسیون، هیدروژن در محل مصرف آزاد میشود، درحالیکه مایع حامل بدون تغییر باقی مانده و قابلیت استفاده مجدد دارد. ازآنجاکه این مایع غنی از هیدروژن را میتوان مشابه سوختهای متداول جابهجا و نگهداری کرد، امکان انتقال آن با استفاده از تانکرها، تأسیسات ذخیرهسازی موجود و حتی بهطور بالقوه شبکههای استاندارد خطوط لوله فراهم میشود؛ امری که بهطور قابلتوجهی هزینهها و ریسکهای حملونقل را کاهش میدهد.
نتایج آزمایشگاهی، هند را در جایگاه پیشتاز توسعه فناوری LOHC قرار میدهد. تیم MIT-WPU موفق شد فرایند ذخیرهسازی کامل هیدروژن را تنها در مدت دو ساعت انجام دهد؛ درحالیکه در مطالعات مشابه جهانی، این زمان حدود ۱۸ ساعت گزارش شده است.
این فرایند در دمای پایینتر ۱۳۰ درجه سانتیگراد (در مقایسه با دمای متداول ۱۷۰ درجه سانتیگراد) و تحت فشار نسبتاً کم ۵۶ بار اجرا شد. در این سامانه، نزدیک به ۱۱ هزار لیتر هیدروژن تنها در ۱۵.۶ لیتر از مایع حامل ذخیره شد.
در آزمونهای دهیدروژناسیون نیز پژوهشگران توانستند ۸۶ درصد از هیدروژن ذخیرهشده را بازیابی کنند و تحقیقات تکمیلی برای افزایش بیشتر بازدهی این مرحله همچنان ادامه دارد. «داتا داندگه»، مشاور پژوهشی این پروژه، با اشاره به اهمیت این دستاورد گفت: «امکان حملونقل هیدروژن مشابه سایر مایعات صنعتی، موانع دیرینه ایمنی و مقرراتی را برطرف میکند. این پیشرفت میتواند بهطور چشمگیری مأموریت ملی هیدروژن را تسریع کرده و ساختار لجستیک انرژی پاک در بخش حملونقل و صنایع سنگین را دگرگون کند.»
این پژوهش در آزمایشگاه پیشرفته هیدروژن دانشگاه MIT-WPU انجام شده است؛ آزمایشگاهی که به سامانه اتوکلاو مجهز بوده و توانایی کار در دماهایی تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد و فشارهایی تا ۲۰۰ بار را دارد. تیم تحقیقاتی درحالحاضر تمرکز خود را بر بهینهسازی بیشتر فرایند و مقیاسپذیری آن از سطح موفقیتهای آزمایشگاهی به مرحله کاربرد صنعتی معطوف کرده است.
