رنگین‌کمان هیدروژن

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 استادیار مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشیار مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

10.22034/jrenew.2026.247781
چکیده
هیدروژن، در صورت تولید از منابع انرژی تجدیدپذیر یا از طریق فرآیندهای کم‌کربن، می‌تواند به عنوان یک حامل انرژی جایگزین در راستای دستیابی به سامانه‌های انرژی با انتشار کربن صفر یا نزدیک به صفر مورد استفاده قرار گیرد. هیدروژن گازی بی‌رنگ است که رنگ‌های نمادین به آن نسبت داده می‌شود تا بر اساس منابع مورد استفاده در فرآیندهای تولید و منابع انرژی طبقه‌بندی شود. روش‌هایی مانند الکترولیز آب، گازی‌سازی زیست‌توده و ریفرمینگ متان با بخار آب همراه با جذب و ذخیره‌سازی کربن، مسیرهایی را برای سنتز هیدروژن ارائه می‌دهند. این مطالعه، مسیرهای اصلی مرتبط با تولید هیدروژن و رنگ‌های اختصاص داده شده به هر مسیر، تحت عنوان "رنگین‌کمان هیدروژن" را بررسی می‌کند. بر اساس منبع هیدروژن، فرآیند تولید و میزان انتشار کربن دی اکسید، رنگ‌های هیدروژن سبز، خاکستری، قهوه‌ای، سیاه، آبی، فیروزه‌ای، نارنجی، صورتی، قرمز و زرد به تفصیل در این بررسی توضیح داده‌ می‌شوند. دسته‌بندی تولید هیدروژن به رنگ‌ها بر اساس میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای، چارچوبی برای درک ویژگی‌های زیست‌محیطی و اقتصادی آن‌ها فراهم می‌کند. مزایای زیست‌محیطی استفاده از هیدروژن به روش‌های تولید هیدروژن و منابع اولیه‌ی مورد استفاده بستگی دارد. تنها هیدروژن سبز انتشار گازهای گلخانه‌ای بسیار کمی دارد. هیدروژن آبی نیز با ترکیب فناوری‌های جذب، استفاده و ذخیره‌سازی کربن، مبتنی بر فرایندهای هیدروژن خاکستری تولید می‌شود تا شدت انتشار کربن آن را در مقایسه با هیدروژن خاکستری به میزان قابل توجهی کاهش دهد. از سوی دیگر، معرفی یک بازار بین‌المللی برای هیدروژن در راستای کاهش هزینه‌ها و تولید هیدروژن در بهترین شرایط حائز اهمیت است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

- مراجع
[1]   F. M. Mohsen, H. M. Mjbel, A. F. Challoob, R. Alkhazaleh, A. Alahmer, Advancements in green hydrogen production: A comprehensive review of prospects, challenges, and innovations in electrolyzer technologies, Fuel, Vol. 404, p. 136251, 2026.
[2]   M. T. Kartal, The role of consumption of energy, fossil sources, nuclear energy, and renewable energy on environmental degradation in top-five carbon producing countries, Renewable Energy, Vol. 184, pp. 871–880, 2022.
[3]  H. Mehmood, H. Akbar, P. Nilsalab, S. H. Gheewala, Exploring the spectrum: an environmental examination of hydrogen’s diverse colors, Energy Advances, Vol. 4, No. 2, pp. 224–238, 2025.
[4]   P. Saha, F.A. Akash, S.M. Shovon, M.U. Monir, M.T. Ahmed, M.F.H. Khan, S.M. Sarkar, M.K. Islam, M.M. Hasan, D.-V.N. Vo, Grey, blue, and green hydrogen: A comprehensive review of production methods and prospects for zero-emission energy, International Journal of Green Energy, Vol. 21, No. 6, pp. 1383–1397, 2024.
[5]   M. Yue, H. Lambert, E. Pahon, R. Roche, S. Jemei, D. Hissel, Hydrogen energy systems: A critical review of technologies, applications, trends and challenges, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 146, p. 111180, 2021.
[6]   K. V Vilbergsson, K. Dillman, N. Emami, E. J. Ásbjörnsson, J. Heinonen, D. C. Finger, Can remote green hydrogen production play a key role in decarbonizing Europe in the future? A cradle-to-gate LCA of hydrogen production in Austria, Belgium, and Iceland, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 48, No. 46, pp. 17711–17728, 2023.
[7]  J. Incer-Valverde, A. Korayem, G. Tsatsaronis, T. Morosuk, ‘Colors’ of hydrogen: Definitions and carbon intensity, Energy Conversion and Management, Vol. 291, p. 117294, 2023.
[8]  B. Soergel, E. Kriegler, I. Weindl, S. Rauner, A. Dirnaichner, C. Ruhe, M. Hofmann, N. Bauer, C. Bertram, B.L. Bodirsky, A sustainable development pathway for climate action within the UN 2030 Agenda, Nature Climate Change, Vol. 11, No. 8, pp. 656–664, 2021.
[9] S. Nambyaruveettil, L. Ali, M. Altarawneh, Spectrum of innovation: Analysis of twelve hydrogen production pathways in the age of artificial intelligence, Journal of Power Sources, Vol. 658, p. 238333, 2025.
[10] Y. Xu, S. Cai, B. Chi, Z. Tu, Technological limitations and recent developments in a solid oxide electrolyzer cell: A review, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 50, pp. 548-591, 2024.
[11] A. Ajanovic, M. Sayer, R. Haas, The economics and the environmental benignity of different colors of hydrogen, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 47, No. 57, pp. 24136–24154, 2022.
[12]   Z. Hammi, N. Labjar, M. Dalimi, Y. El Hamdouni, E. M. Lotfi, S. El Hajjaji, Green hydrogen: A holistic review covering life cycle assessment, environmental impacts, and color analysis, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 80, pp. 1030–1045, 2024.
[13]  S. K. Dash, S. Chakraborty, D. Elangovan, A brief review of hydrogen production methods and their challenges,  Energies, Vol. 16, No. 3, p. 1141, 2023.
[14]   S. Postels, A. Abánades, N. von der Assen, R. K. Rathnam, S. Stückrad, A. Bardow, Life cycle assessment of hydrogen production by thermal cracking of methane based on liquid-metal technology, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 41, No. 48, pp. 23204–23212, 2016.
[15]   I. Staffell, D. Scamman, A.V. Abad, P. Balcombe, P.E. Dodds, P. Ekins, N. Shah, K.R. Ward, The role of hydrogen and fuel cells in the global energy system, Energy & Environmental Science, Vol. 12, No. 2, pp. 463–491, 2019.
[16]  R. W. Howarth, M. Z. Jacobson, How green is blue hydrogen?, Energy Science & Engineering, Vol. 9, No. 10, pp. 1676–1687, 2021.
[17]  M.M. Mohideen, B. Subramanian, J. Sun, J. Ge, H. Guo, A.V. Radhamani, S. Ramakrishna, Y. Liu, Techno-economic analysis of different shades of renewable and non-renewable energy-based hydrogen for fuel cell electric vehicles, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 174, p. 113153, 2023.
[18] F. Osselin, C. Soulaine, C. Fauguerolles, E.C. Gaucher, B. Scaillet, M. Pichavant, Orange hydrogen is the new green, Nature Geoscience, Vol. 15, No. 10, pp. 765-769, 2022.  
[19] F. Lubbe, J. Rongé, T. Bosserez, J. A. Martens, Golden hydrogen, Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, Vol. 39, p. 100732, 2023.
[20]  J. M. M. Arcos, D. M. F. Santos, The hydrogen color spectrum: techno-economic analysis of the available technologies for hydrogen production, Gases, Vol. 3, No. 1, pp. 25–46, 2023.
[21]  D. Kim, M. Shin, J. Park,  A novel hybrid approach to pink and turquoise hydrogen production via oxy-fuel combustion, Energy Conversion and Management, Vol. 314, p. 118704, 2024.
[22]  L. Pinkerton, The Hydrogen Rainbow Is So 2021—It’s Time to Get Over It, Power, Vol. 2, No. 03, 2022.
[23]  P. Schneider, The colours of hydrogen, Accessed 9 November 2022; https//www.ewe.com/en/shaping-the-future/hydrogen/the-colours-of-hydrogen.
[24] R.L. Germscheidt, D.E.B. Moreira, R.G. Yoshimura, N.P. Gasbarro, E. Datti, P.L. dos Santos, J.A. Bonacin, Hydrogen environmental benefits depend on the way of production: an overview of the main processes production and challenges by 2050, Advanced Energy and Sustainability Research, Vol. 2, No. 10, p. 2100093, 2021.
[25]  M. Binder, M. Kraussler, M. Kuba, M. Luisser, Hydrogen from biomass gasification, IEA Bioenergy: Task 33, pp. 1-85, 2018.
[26] I. Marouani, T. Guesmi, B.M. Alshammari, K. Alqunun, A. Alzamil, M. Alturki, H. Hadj Abdallah, Integration of renewable-energy-based green hydrogen into the energy future, Processes, Vol. 11, No. 9, p. 2685, 2023
 
 

  • تاریخ دریافت 25 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 05 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش 02 تیر 1405