مهروماه

غول انرژی، شرکت AGL از برنامه‌های خود برای تولید توان هیدروژنی در معدن زغال‌سنگ لوی یانگ آ رونمایی کرده است؛ اما چگونه می‌توان زغال‌سنگ را که اغلب تصور می‌شود تنها از کربن ساخته شده، به یک عنصر کاملا متفاوت یعنی هیدروژن تبدیل کرد؟

درواقع، زغال‌سنگ تنها از کربن ساخته نشده است. بلکه شامل عناصر دیگری مثل هیدروژن هم است؛ اما برای دستیابی به حجم زیادی از هیدروژن، باید به‌جای سوزاندن زغال‌سنگ آن را به گاز تبدیل کرد و ترکیب‌هایی ساخت که بعدا برای تولید هیدروژن با آب واکنش دهند. در این مرحله است که هیدروژن انبوه تولید می‌شود.

زغال‌سنگ از چه ساخته شده است؟

به زبان ساده، زغال‌سنگ ترکیبی از دو ماده است: ماده‌ی کربنی (بقایای گیاهان ماقبل تاریخ) و ماده‌ی معدنی (که از زمین به دست می‌آید). ماده‌ی کربنی ترکیبی از پنج عنصر اصلی کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و سولفور است.

می‌توانید فرآیند شکل‌گیری زغال‌سنگ را به شکل یک فرآیند از زیست‌توده (گیاهانی که اخیرا مرده‌اند) تا زغال چوب (تقریبا کربن خالص) در نظر بگیرید. به‌مرورزمان، اکسیژن و بخشی از هیدروژن جدا می‌شوند و کربن را به‌جا می‌گذارند.

بنابراین زغال قهوه‌ای نسبت به زغال سیاه هیدروژن بیشتری دارد، اگرچه بزرگ‌ترین تفاوت بین زغال‌‌سنگ قهوه‌ای و سیاه در مقادیر اکسیژن و کربن آن‌ها است.

تبدیل به گاز

 برای درک فرآیند تبدیل به گاز، در درجه‌ی اول باید فرآیند احتراق را درک کرد. احتراق یا سوختن یک فرآیند اکسایش کامل سوختی مثل زغال‌سنگ است و خروجی آن گرما و کربن‌دی اکسید است. کربن دی‌اکسید را بعدا نمی‌توان اکسید کرد؛ بنابراین یک محصول نهایی غیرقابل احتراق از فرآیند سوختن به شمار می‌رود.

بااین‌حال در فرآیند تبدیل به گاز، زغال‌سنگ کاملا اکسید نمی‌شود. بلکه با ترکیبی به نام عامل گازی واکنش می‌دهد. فرآیند تبدیل به گاز یک فرآیند گرماگیر است یعنی هیچ گرمایی تولید نمی‌کند. بلکه برعکس برای پیشرفت به گرما نیاز دارد. ازآنجاکه گاز به‌دست‌آمده کاملا اکسید نمی‌شود، به‌عنوان سوخت می‌توان آن را سوزاند.

پس چطور می‌توان به هیدروژن رسید؟

حالا که مفاهیم کلیدی را درک کردید، روند کار را از ابتدا شرح می‌دهیم. فرآیند تولدی هیدروژن از زغال‌سنگ با اکسایش جزئی شروع می‌شود به این معنی که یعنی مقداری هوا به زغال‌سنگ اضافه می‌شود و از طریق احتراق به روش سنتی به تولید کربن‌دی اکسید می‌پردازد. گرچه هوا به‌اندازه‌ی کافی اضافه نشده اما این میزان برای سوختن زغال‌سنگ و تولید مقداری گرما برای واکنش تبدیل به گاز کافی است. اکسایش جزئی هم عامل تبدیل به گاز یعنی کربن‌دی‌اکسید را تولید می‌کند.