هل يمكن للبطارية الهيدروجينية ذات درجة الحرارة المنخفضة أن تحدث ثورة في تخزين الطاقة؟

مقدمة

في إطار البحث المستمر عن حلول لتخزين الطاقة بشكل أكثر كفاءة وفعالية، قدم العلماء في اليابان ومؤسسات أكاديمية أخرى تقنيات مبتكرة في مجال البطاريات الهيدروجينية. من بين هذه الابتكارات، البطارية الهيدروجينية التي تعمل في درجات حرارة منخفضة، والتي يمكن أن تحقق تخزينًا عكسيًا للهيدروجين باستخدام هيكل إلكتروليتي صلب. تقدم هذه التكنولوجيا إمكانيات هائلة لتخزين الطاقة بكفاءة عالية، مما يعزز من استخدام الهيدروجين كمصدر طاقة نظيف ومستدام.

البطارية الهيدروجينية ذات درجة الحرارة المنخفضة

طور باحثون من معهد العلوم في طوكيو بطارية هيدروجينية صلبة تعمل عند درجة حرارة 90 درجة مئوية، وهي قادرة على امتصاص وتحرير غاز الهيدروجين بشكل عكسي. تعتمد البطارية على ماغنيسيوم هيدريد (MgH2) كأنود وغاز الهيدروجين (H2) ككاثود، وتستخدم إلكتروليت صلب (Ba0.5Ca0.35Na0.15H1.85)  الذي ينقل أيونات الهيدروجين.

تعمل البطارية وفق آلية عكسية لتخزين الهيدروجين وإطلاقه: عند الشحن يُحرِّر ماغنيسيوم هيدريد (MgH₂) أيونات الهيدريد H⁻ التي تعبر الإلكتروليت الصلب نحو القطب الهيدروجيني حيث تُؤكسَد مُكوِّنةً غاز الهيدروجين H₂ أمّا عند التفريغ فيحدث العكس؛ إذ يُختزَل الهيدروجين الغازي عند الكاثود إلى أيونات H⁻  التي تعود عبر الإلكتروليت إلى الأنود وتتفاعل مع الماغنيسيوم لتتشكّل من جديد مادة MgH₂

التحليل التقني والبيئي

تُظهر الدراسات أن هذه البطارية تتغلب على حدود درجات الحرارة العالية والسعة المنخفضة التي كانت تعيق الطرق السابقة في تخزين الهيدروجين. يتميز النظام بتقنية التخزين العكسي للهيدروجين باستخدام إلكتروليتات صلبة موصلة للهيدروجين، مما يساهم في تعزيز الكفاءة البيئية والحد من الانبعاثات الكربونية.

الباحثون في جامعة تشونغ-أونغ

اقترح الباحثون في جامعة تشونغ-أونغ في كوريا الجنوبية محفزات نانوية قائمة على الروثينيوم (Ru)  للمساعدة في إنتاج الهيدروجين من تحليل المياه المالحة باستخدام هيكل هجين من الروثينيوم البلوري وغير البلوري، أظهروا أن هذه المحفزات توفر أداءً أعلى بمقدار 37 مرة من المحفزات التقليدية مثل البلاتين (Pt) في التحليل الكهربائي للمياه القلوية.

الأنظمة المتكاملة لإنتاج الهيدروجين

في إستونيا، افتتحت شركة إلكوجين مصنعًا جديدًا للخلية الوقودية الصلبة (SOFC) بمساحة 14,000 متر مربع. هذا المصنع يرفع من القدرة الإنتاجية للشركة من 10 ميغاوات إلى 360 ميغاوات، مما يمكنها من تقديم حلول شاملة تتضمن إنتاج الهيدروجين الأخضر وتخزين الطاقة في أنظمة Power-to-X

التطورات في تايلاند وألمانيا

وقعت هيئة توليد الكهرباء في تايلاند اتفاقية مع جامعة شولالونغكورن لدراسة إنتاج الهيدروجين من الطاقة المتجددة. هذه المبادرة تهدف إلى تطوير مشاريع صديقة للبيئة وفقًا للمعايير الدولية.

في ألمانيا، تم تكليف شركة أوغست ويكرمان بتشغيل محطة هيدروجين جديدة تعتمد على تقنية التحليل الكهربائي بسعة 300 كيلووات وتخزين الهيدروجين بسعة 1.4 طن، بالإضافة إلى بطارية تدفق ريدوكس بسعة 3,000 كيلوواط ساعة. الهدف من هذه المحطة هو تحقيق درجة عالية من الاكتفاء الذاتي تصل إلى 85%

الخاتمة

تعتبر هذه الابتكارات في تقنيات تخزين الهيدروجين خطوة هامة نحو المستقبل المستدام للطاقة. من خلال دمج البطاريات الهيدروجينية، التحليل الكهربائي، التخزين الفعال للطاقة، واستخدام الهيدروجين الأخضر، يمكننا تحقيق تخزين طاقة فعال وصديق للبيئة، مما يسهم في تحقيق أهداف التحول إلى طاقة نظيفة في مختلف القطاعات الصناعية والنقل.

📚  المصدر:

Matalucci, S. (2025, September 19). The Hydrogen Stream: Japanese researchers develop low-temperature hydrogen battery. pv magazine. https://www.pv-magazine.com/2025/09/19/the-hydrogen-stream-japanese-researchers-develop-low-temperature-hydrogen-battery/

Hirose, T., et al. (2025, September 18). High-capacity, reversible hydrogen storage using H⁻-conducting solid electrolytes. Science, 389(6766), 1252–1255. https://doi.org/10.1126/science.adw1996