تشكل انبعاثات الكربون الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري إحدى أكبر الأزمات البيئية التي تواجه العالم في العصر الحديث نظرًا لتسببها في ظاهرة الاحتباس الحراري والتغير المناخي، وفي المقابل يزداد الطلب العالمي على الطاقة الكهربائية المستدامة بشكل غير مسبوق مما يضع ضغوطًا هائلة على قطاع الطاقة للبحث عن بدائل نظيفة. تهدف هذه المقالة العلمية إلى تسليط الضوء على تقنية التفكك الكهروكيميائي للماء كحل هندسي مبتكر يجمع بين استغلال مصادر الطاقة المتجددة وإنتاج هيدروجين أخضر عالي الجودة يُستخدم مباشرة في خلايا الوقود وتوليد الطاقة الكهربائية. منذ بداية التحول العالمي نحو الطاقة النظيفة أصبح الهيدروجين ناقلاً أساسياً للطاقة في كافة الصناعات بسبب كثافته العالية وعدم إطلاقه لأي انبعاثات ضارة عند احتراقه، ومع ذلك فإن الطرق التقليدية لإنتاجه كانت تعتمد على الغاز الطبيعي مما يمثل عبئاً بيئياً. مع تزايد التوجه العالمي نحو الاقتصادات الدائرية والخالية من الكربون ظهرت الحاجة إلى إنتاج الهيدروجين بطرق خضراء بالكامل، حيث يمثل التفاعل الكهروكيميائي الذي يُفكك الماء إلى مكوناته الأساسية الجسر الرابط بين قطاع الطاقة المتجددة وقطاع إنتاج وتخزين الطاقة الكهربائية. تعتمد عملية تحويل الماء إلى هيدروجين على تقنية التحليل الكهربائي، وهي عملية تفكيك كيميائي لروابط جزيئات الماء بوساطة التيار الكهربائي المتولد من مصادر نظيفة كالرياح والشمس. تبدأ العملية بمعالجة الماء وتنقيته من الأملاح والشوائب لمنع تلف الأقطاب، ثم يُدخل هذا الماء إلى خلايا تحليل كهروكيميائية تحتوي على محفزات كيميائية متطورة. تتحول جزيئات الماء بفعل الجهد الكهربائي والمحفزات إلى غازي الهيدروجين والأكسجين في غرف منفصلة، حيث يجمع الهيدروجين ويُضغط ليكون وقوداً غازياً ذو قيمة حرارية عالية ناتج دون أي انبعاثات كربونية. ليست جميع تقنيات التحليل الكهربائي متساوية من حيث كفاءة الإنتاج، حيث تُعد الخلايا التي تستخدم غشاء التبادل البروتوني المحفّز من أفضل المدخلات الكهروكيميائية. يبرز استخدام المحفزات المبتكرة القائمة على المعادن الانتقالية المتاحة بدلاً من المعادن النبيلة المكلفة، إلى جانب تقنيات التحليل الكهربائي عند درجات الحرارة العالية، كأفضل الأساليب التي تعطي عائدًا مرتفعًا من غاز الهيدروجين يصل إلى نسب ممتازة من الطاقة المصروفة. في المقابل تُستبعد عادةً الأنظمة غير المحمية من التآكل أو التي تستخدم مياهاً غير معالجة لأنها تسبب تلف المحفزات وانخفاض كفاءة الخلية. يتميز الهيدروجين الأخضر الناتج من هذه العملية بخصائص فيزيوكيميائية ونقاء عالٍ يجعله صالحاً للاستخدام المباشر في خلايا الوقود الكهروكيميائية والتوربينات الغازية المتطورة. يمكن خلات هذا الهيدروجين بالغاز الطبيعي بنسب محددة أو استخدامه بشكل خالص لتشغيل المولدات الكهروكيميائية وتوليد الكهرباء وناتج العادم يكون ماءً نقياً فقط. كما يتم استغلال الأكسجين النقي الناتج من العملية نفسها في التطبيقات الصناعية والطبية، مما يحقق عائدًا اقتصاديًا مضاعفًا للمحطة. يحقق هذا التوجه منافع بيئية واقتصادية متكاملة، فهو يسهم في خفض البصمة الكربونية إلى الحد الأدنى وتوفير وسيلة ممتازة لتخزين الفائض من طاقة الرياح والشمس. كما أنه يقدم مصدر طاقة محلي ورخيص للمناطق النائية والمصانع الكبرى، مما يدعم استقرار الشبكات الكهربائية ويخلق فرص عمل جديدة في مجالات تقنيات الهيدروجين وإدارة محطات الطاقة البديلة. رغم الفرص الواعدة، تقف بعض التحديات أمام التوسع التجاري لهذه التقنية، مثل ارتفاع التكلفة الرأسمالية لتأسيس خلايا التحليل وصعوبة نقل وتخزين غاز الهيدروجين بسبب كثافته الحجمية المنخفضة. يبقى تطوير محفزات كيميائية أكثر كفاءة وأقل تكلفة ونظم تخزين آمنة هو النقطة الفاصلة لجعل عملية إنتاج الهيدروجين الأخضر خيارًا تجارياً منافساً لوسائل الطاقة التقليدية خلال العقود القادمة. جامعة المستقبل – الجامعة الأهلية الأولى في العراق