الهيدروجين الأخضر هو وقود خالي من الكربون، يتم إنتاجه عن طريق فصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الكهرباء. والهيدروجين هو غاز عديم اللون، ولكن يتم استخدام الألوان لوصفه للإشارة إلى طريقة الإنتاج ومصدر الطاقة المستخدم.
فالهيدروجين الأخضر سمي بذلك لأن الكهرباء المستخدمة في إنتاجه تأتي حصراً من مصادر طاقة متجددة (مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح)، وبالتالي لا تنبعث أي غازات دفيئة أثناء عملية إنتاجه.
الهيدروجين يعتبر وقوداً نظيفاً إذ لا ينتج عن احتراقه ثاني أكسيد الكربون بل فقط بخار الماء، فهو أساسي لخفض الانبعاثات الكربونية، كما يمكن استخدامه في القطاعات الصناعية التي يصعب كهربتها مثل السفن والناقلات والصناعات الثقيلة. كما أنه يعمل كبطارية كيميائية لتخزين الطاقة التي تنتجها المصادر المتجددة كالشمسية والرياح؛ فبدلاً من استخدام البطاريات الكهربائية الثقيلة والمكلفة لتخزين الكهرباء ونقلها، يتم استخدامها لإنتاج الهيدروجين وتخزينه ونقله لاستخدامه عند الحاجة.
كيف يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر؟
يستخدم لإنتاجه جهاز يسمى المحلل الكهربائي (Electrolyzer)، وهو جهاز كهروكيميائي يستخدم الكهرباء لتفكيك جزيئات الماء (H2O) إلى عنصريها الأساسيين: الهيدروجين (H2) والأكسجين (O2).
يتكون المحلل الكهربائي عادة من خلايا متعددة (Stacks)، وكل خلية تحتوي على: الأنود (القطب الموجب)، الكاثود (القطب السالب)، والإلكتروليت أو الغشاء، وهو وسط يسمح بمرور الأيونات بين القطبين ويمنع اختلاط الغازين.
يوجد عدة أنواع للمحللات الكهربائية، والأكثر شيوعاً في مشاريع الهيدروجين الأخضر الحديثة هو محلل الماء بغشاء تبادل البروتون (PEM). يتم ضخ الماء النقي إلى القطب الموجب (الأنود)، ثم يتم تطبيق تيار كهربائي قادم من مصدر طاقة متجدد، فيتحلل الماء عند القطب الموجب إلى أكسجين، (أيونات هيدروجين موجبة H+)، وإلكترونات. يخرج غاز الأكسجين كمنتج ثانوي (يمكن استخدامه طبياً أو صناعياً أو إطلاقه في الجو دون ضرر).
ثم تعبر البروتونات الموجبة (H+) عبر الغشاء البوليميري الخاص (الذي يسمح بمرور البروتونات فقط) متجهة نحو القطب السالب. وفي نفس الوقت، تنتقل الإلكترونات (e−) عبر الدائرة الكهربائية الخارجية لتصل إلى القطب السالب.
عند القطب السالب، تجتمع البروتونات مع الإلكترونات لتشكل غاز الهيدروجين وفق المعادلة التالية:
ثم يتم تجميع غاز الهيدروجين الناتج وضغطه وتخزينه في خزانات خاصة لاستخدامه لاحقاً.
بجانب تقنية (PEM) المذكورة، توجد تقنيات أخرى مثل المحلل القلوي (Alkaline Electrolyzer) وهي التقنية الأقدم والأرخص، وخلايا الأكسيد الصلب (Solid Oxide Electrolyzer - SOEC) التي تعمل عند درجات حرارة عالية جداً وتستخدم البخار بدلاً من الماء السائل، وهي ذات كفاءة عالية جداً ولكنها لا تزال في مراحل التطوير.
