في السعي العالمي نحو الحياد الكربوني، برز الهيدروجين الأخضر بوصفه حاملًا رئيسيًّا للطاقة النظيفة، حيث يُسدّ الفجوة بين مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة والإمدادات المستقرة للطاقة. ويتميَّز محلِّل الغشاء التبادلي للبروتون (PEM) باعتباره تكنولوجيا محورية لإنتاج الهيدروجين الأخضر، نظرًا لكفاءته العالية واستجابته الديناميكية الفائقة وتوافقه المثالي مع مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح، ما يجعله المفتاح لتعزيز التكامل العميق بين قطاعي الطاقة المتجددة والهيدروجين. وشركة «هايتو إنيرجي» المحدودة، وهي شركة رائدة عالميًّا في مجال طاقة الهيدروجين، تقدِّم دعماً صناعيًّا متينًا لتطبيق محلِّلات الغشاء التبادلي للبروتون (PEM) على نطاق واسع في سيناريوهات دمج مصادر الطاقة المتجددة، وذلك بفضل أبحاثها المتعمِّقة في تقنيات إنتاج الهيدروجين وتخزينه.

يحقّق محلّل PEM إنتاج الهيدروجين الأخضر من خلال التحليل الكهربائي للماء فائق النقاء، حيث تشكّل غشاء تبادل البروتونات المكوّن الوظيفي الأساسي الذي يعزل الأنود عن الكاثود ويُوصّل البروتونات. وفي الأنود، يتأكسد الماء فائق النقاء تحت تأثير المجال الكهربائي ليُنتج الأكسجين والإلكترونات الحرة وأيونات الهيدروجين؛ ثم تمرّ أيونات الهيدروجين عبر غشاء تبادل البروتونات إلى الكاثود، حيث تتحد مع الإلكترونات عند الكاثود لتولّد هيدروجين عالي النقاء. وعلى عكس المحلّلات القلوية التقليدية، يتبنّى محلّل PEM هيكلًا إلكتروليتيًّا بوليمرِيًّا صلبًا، ما لا يجنب فقط مشكلة تآكل الإلكتروليت، بل ويضمن أيضًا نقاء الهيدروجين بنسبة تفوق ٩٩,٩٩٪، مما يلبّي المتطلبات القياسية العالية المفروضة على جودة الهيدروجين في مركبات خلايا الوقود والتحوّل اللامع لقطاع الصناعة. كما أن التصميم الوحدوي لمجموعة خلايا محلّل PEM يجعل من السهل تعديل سعة الإنتاج وفقًا لإنتاج مصادر الطاقة المتجددة، ما يضع الأساس التقني للتطابق المرن للطاقة.

تتمثل القدرة التنافسية الأساسية لمُحلِّل PEM الكهربائي في دمج الطاقة المتجددة في ثلاث مزايا لا بديل عنها. أولاً، يتمتع بكفاءة عالية جداً في تحويل الطاقة، ما يقلل من استهلاك الطاقة النوعي بنسبة 10–15% مقارنةً بالمحللَّات القلوية التقليدية، وتبلغ كفاءته الكهربائية حالياً 65%، مع هدف تقني نهائي محدَّد من قِبل وزارة الطاقة الأمريكية يبلغ 77%. ثانياً، يتمتع بقدرة استجابة ديناميكية فائقة السرعة، إذ يمكنه التكيُّف بسرعة مع تقلبات الحمل التشغيلي وفقاً لتقلبات إنتاج الطاقة الشمسية والرياح الفعلية، مما يحقِّق امتصاصاً كفوءاً للكهرباء المتجددة الزائدة. ثالثاً، يدعم التشغيل عند ضغوط مرتفعة، ما يسمح بإنتاج الهيدروجين عالي الضغط مباشرةً دون الحاجة إلى معدات ضغط إضافية، وبالتالي خفض الاستهلاك الكلي للطاقة وتكاليف نظام إنتاج الهيدروجين. وللمحطات الكهربائية التي تعتمد على مصادر الطاقة المتجددة ذات الإنتاج غير المستقر، يُعَدُّ محلِّل PEM الكهربائي جهاز إنتاج هيدروجين أخضر مثالياً، حيث يحوِّل ظاهرة «الرياح الضائعة» و«الضوء الضائع» إلى هيدروجين أخضر ذي قيمة، ويحقِّق الاستخدام المتعدد القيمة للطاقة المتجددة.

وبصفتها شركة رائدة تركز على تقنية إنتاج الهيدروجين باستخدام تقنية AEM وتقنية تخزين الهيدروجين في الحالة الصلبة، نجحت شركة Hyto Energy المحدودة في بناء نظام بيئي متكامل لتكنولوجيا الطاقة الهيدروجينية، يشكّل تكامُلاً مثالياً مع تقنية محلِّل PEM الكهربائي. ومن ناحية أولى، تتمتّع تقنية إنتاج الهيدروجين باستخدام تقنية AEM التي تطورها شركة Hyto Energy بمزايا تشمل انخفاض التكلفة وانخفاض متطلبات جودة المياه، ويمكن دمجها مع محلِّل PEM الكهربائي لتشكيل حلول متعددة السيناريوهات لإنتاج الهيدروجين، تلبّي الاحتياجات المختلفة لمشاريع الطاقة المتجددة الصغيرة والمتوسطة وكذلك لإنتاج الهيدروجين الصناعي على نطاق واسع. ومن ناحية ثانية، تحل تقنية تخزين الهيدروجين في الحالة الصلبة (الهيدريدات المعدنية) التي طورتها شركة Hyto Energy المشكلة الجوهرية المتمثلة في تخزين الهيدروجين الأخضر بعد إنتاجه عبر محلِّل PEM الكهربائي. وبفضل أجهزة التخزين الصلبة للهيدروجين التي طوّرتها الشركة بشكل مستقل وبسعات تراوح بين الغرام والكيلوجرام والطن، يمكن تحقيق تخزين آمن وكفء وطويل الأمد للهيدروجين الأخضر، بما يتناسب مع الطابع المتقطع لإنتاج الهيدروجين من مصادر الطاقة المتجددة. علاوةً على ذلك، تتيح الحلول المتكاملة التي تقدّمها شركة Hyto Energy لميكروشبكة الهيدروجين دمج محلِّل PEM الكهربائي وتوليد الطاقة من مصادر متجددة وتوليد الطاقة عبر خلايا وقود الهيدروجين، ما يحقّق تشغيلًا دوريًّا مغلقًا لسلسلة «الطاقة المتجددة – الهيدروجين الأخضر – توليد الكهرباء»، ويوفّر حلاً شاملاً لتزويد الطاقة خارج الشبكة الكهربائية في الجزر ومناطق الدفاع الحدودي وغيرها من المناطق التي تعاني من ضعف البنية التحتية للشبكات الكهربائية. وبفضل فريق بحث وتطوير قوي يضم ٨ مهندسين حاصلين على درجة الدكتوراه و٢٢ مهندسًا حاصلين على درجة الماجستير، بالإضافة إلى عددٍ من براءات الاختراع وبراءات النماذج المنفعة، توفّر شركة Hyto Energy دعماً فنياً موثوقاً لتحقيق التكامل الصناعي لمحلِّل PEM الكهربائي مع مصادر الطاقة المتجددة.

إن تطوير محلل كهربائي PEM المستقبلي يتجه نحو خفض التكلفة، وزيادة المتانة، والتطبيق على نطاق واسع. وتركز الأبحاث التقنية الحالية على تقليل استخدام محفزات معادن المجموعة البلاتينية، وتحسين عمر حزمة الخلايا (stack)، وتخفيض التكلفة الرأسمالية، في حين يسعى قطاع الصناعة العالمي إلى بلوغ هدف تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر البالغ 2 دولار أمريكي لكل كيلوجرام بحلول عام 2026. وفي هذه العملية، ستُصبح دمج تقنية المحلل الكهربائي PEM مع تقنيات الطاقة الهيدروجينية الأخرى اتجاهاً سائداً. وستواصل شركة «هايتو إنيرجي ليميتد» (Hyto Energy Company Limited) تعميق أبحاثها وتطويرها لتوليد الهيدروجين باستخدام تقنية AEM ولتقنيات تخزين الهيدروجين في الحالة الصلبة، كما ستستكشف بنشاط الاندماج التقني بين محللات PEM وAEM الكهربائية، بهدف تحقيق الاستفادة التكاملية من المزايا المتبادلة لهاتين التقنيتين. وفي الوقت نفسه، وباستنادها إلى خبرتها في مشاريع الطاقة الهيدروجينية الوطنية والإقليمية، وكذلك إلى مشاريع التوضيح الناجحة الخاصة بالطاقة الخضراء – الهيدروجين الأخضر – تخزين الهيدروجين، ستعمل الشركة على تعزيز التطبيق الواسع النطاق للمحلل الكهربائي PEM في سيناريوهات دمج مصادر الطاقة المتجددة، والإسهام في التحوّل العالمي نحو الحياد الكربوني.

إن محلل PEM الكهربائي ليس جهاز إنتاج هيدروجين أخضر عالي الكفاءة فحسب، بل هو أيضًا حلقة رئيسية في بناء نظام طاقة يعتمد على مصادر الطاقة المتجددة. وبفضل الدعم التقني والترتيبات الصناعية التي تقدّمها شركات مثل شركة هايتُو للطاقة المحدودة، سيؤدي محلل PEM الكهربائي دورًا أكثر أهمية في التحوّل العالمي للطاقة، مما يُسرّع عملية انتقال المجتمع البشري نحو عالمٍ نظيفٍ خالٍ من الكربون.