“พลังงานไฮโดรเจน” มีประโยชน์ต่อสภาพสังคมในประเทศไทยอย่างไร

พลังงานไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสะอาดที่มีการพัฒนาเพื่อใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงจะผลิตน้ำเท่านั้น ไฮโดรเจนสามารถผลิตได้จากทรัพยากรภายในประเทศที่หลากหลาย เช่น ก๊าซธรรมชาติ พลังงานนิวเคลียร์ ชีวมวล และพลังงานหมุนเวียน รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์และลม คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าดึงดูดสำหรับการใช้งานด้านการขนส่งและการผลิตไฟฟ้า พลังงานเหล่านี้ยังสามารถใช้ในรถยนต์ ในบ้าน สำหรับพลังงานแบบพกพา และในการใช้งานอื่นๆ อีกมากมาย ไฮโดรเจนเป็นตัวพาพลังงานอื่นที่สามารถใช้เก็บ เคลื่อนย้าย และนำส่งพลังงานที่ผลิตจากแหล่งอื่น ในปัจจุบัน เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถผลิตได้หลายวิธี ซึ่งจะเห็นจากวิธีการทั่วไปโดยการปฏิรูปก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นทรัพยากรสำคัญ เพื่อเข้าสู่กระบวนการทางความร้อน และอิเล็กโทรไลซิส วิธีการอื่นๆ ได้แก่ กระบวนการขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ และกระบวนการทางชีวภาพ รวมถึงเป็นพลังงานที่อาจจะให้ประโยชน์ด้านความยั่งยืนต่อมนุษย์ในอนาคตอันใกล้

หากจะพูดถึงพลังงานไฮโดรเจน มักจะเป็นรูปแบบของพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการใช้ไฮโดรเจน หรือสารประกอบที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนเพื่อผลิตพลังงาน เพื่อนำไปใช้จริงทั้งหมดที่จำเป็น ด้วยประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง จึงทำให้สามารถสร้างผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและสังคมอย่างท่วมท้น ตลอดจนความสามารถในการแข่งขันทางเศรษฐกิจ โดยกระบวนการที่น่าสนใจที่ใช้ในพลังงานไฮโดรเจน จะแบ่งได้สี่แบบดังนี้

กระบวนการทางความร้อน (Thermal Processes)

กระบวนการทางความร้อนสำหรับการผลิตไฮโดรเจนมักเกี่ยวข้องกับการปฏิรูปไอน้ำ ซึ่งเป็นกระบวนการที่อุณหภูมิสูงซึ่งไอน้ำทำปฏิกิริยากับเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเพื่อผลิตพลังงานไฮโดรเจน เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดสามารถปฏิรูปเพื่อผลิตไฮโดรเจนได้ ซึ่งรวมถึงก๊าซธรรมชาติ ดีเซล เชื้อเพลิงเหลวที่หมุนเวียนได้ ถ่านหินที่เป็นแก๊ส หรือชีวมวลที่แปรสภาพเป็นแก๊ส ทุกวันนี้ ไฮโดรเจนประมาณ 95% ผลิตจากไอน้ำปฏิรูปก๊าซธรรมชาติ

กระบวนการทางไฟฟ้าหรืออิเล็กโทรไลต์ (Electrolytic Processes)

ปฏิกิริยาทางน้ำสามารถแยกออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนผ่านกระบวนการที่เรียกว่าอิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) กระบวนการอิเล็กโทรไลต์ เกิดขึ้นในการเริ่มต้นกระบวนการไฟฟ้า ซึ่งทำหน้าที่เหมือนเซลล์เชื้อเพลิงในทางกลับกัน แทนที่จะใช้พลังงานของโมเลกุลไฮโดรเจน เช่นเดียวกับเซลล์เชื้อเพลิง กระบวนการเหล่านี้จะสร้างพลังงานไฮโดรเจนจากโมเลกุลของน้ำ ที่ไฮโดรเจนเป็นตัวหลักของกระแสไฟฟ้า ที่ไม่มีคาร์บอนไดออกไซด์เลย

กระบวนการขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar-Driven Processes)

กระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ใช้แสงเป็นตัวแทนในการผลิตไฮโดรเจน มีกระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์อยู่สองสามกระบวนการ รวมถึง photobiological, photoelectrochemical และ solar thermochemical กระบวนการทางแสงชีวภาพใช้กิจกรรมสังเคราะห์แสงตามธรรมชาติของแบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวเพื่อผลิตพลังงานไฮโดรเจน กระบวนการโฟโตอิเล็กโทรเคมีใช้เซมิคอนดักเตอร์พิเศษเพื่อแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน การผลิตไฮโดรเจนด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้นเพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยาการแยกตัวของน้ำซึ่งมักจะเกิดขึ้นพร้อมกับสารประกอบอื่นๆ เช่น ออกไซด์ของโลหะ

กระบวนการทางชีววิทยา (Biological Processes)

กระบวนการทางชีวภาพใช้จุลินทรีย์เช่นแบคทีเรียและสาหร่ายขนาดเล็กและสามารถผลิตไฮโดรเจนผ่านปฏิกิริยาทางชีวภาพ ในการแปลงมวลชีวภาพของจุลินทรีย์ จุลินทรีย์จะทำลายสารอินทรีย์ เช่น ชีวมวลหรือน้ำเสียเพื่อผลิตไฮโดรเจน ในขณะที่ในกระบวนการ photobiological โดยเป็นการนำจุลินทรีย์ใช้แสงแดดเป็นแหล่งพลังงาน

ข้อดีและข้อเสียของการนำพลังงานไฮโดรเจนมาใช้

• ข้อดีของพลังงานไฮโดรเจน
  • ช่วยระบายความร้อน และเพิ่มระบบควบคุมของเครื่องยนต์
  • ผลิตก๊าซได้ล้อมรอบเครื่องยนต์ ช่วยประหยัดพลังงานเชื้อเพลิงได้มากถึง 40-60% ในบางกรณีอาจจะมีการตรวจเช็คระบบน้ำผ่านระบบอินฟราเรด ทำให้ทำงานดีขึ้น
  • การเผาไหม้ที่สมบูรณ์ขึ้น เนื่องจากจะไม่มีก๊าซพิษเลย
  • สมรรถนะเครื่องยนต์สูง โดยแรงม้าจะเพิ่มได้ดีกว่า
  • ทนทานกว่าการใช้ลมปกติ ไม่กระทบต่อสิ่งแวดล้อม
• ข้อเสียของพลังงานไฮโดรเจน
  • เป็นพลังงานที่มีราคาสูง และราคาสูงกว่าการนำพลังงานไฮโดรคาร์บอนมาใช้
  • ประสิทธิภาพเชิงความร้อนต่ำในเครื่องยนต์บางประเภท
  • พลังงานรองรับด้านพลังงานไฮโดรเจนยังไม่มีการรับรอง
  • เบากว่าน้ำมันเบนซินมาก ซึ่งทำให้จัดเก็บและขนส่งได้ยาก เพื่อให้สามารถเก็บได้ เราต้องบีบอัดให้เป็นของเหลวและเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำ

สรุปได้ว่ากระบวนการของพลังงานไฮโดรเจนนั้น มีทั้งข้อดีและข้อเสีย แต่ข้อดีมีมากกว่าข้อเสีย โดยเป้าหมายของพลังงานที่ใช้ จะเป็นพลังงานแห่งอนาคตในด้านการนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง อาจจะเกี่ยวข้องกับระบบไฟฟ้า การมีที่เก็บพลังงานไฮโดรเจนช่วยให้สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานหมุนเวียนในช่วงเวลาการผลิต หรือแสวงหาทรัพยากรที่วุ่นวาย และนำไปใช้ในจุดกำเนิดต่ำ มีการจัดเก็บที่เชื่อถือได้ ต้องเป็นพลังงานพร้อมใช้งาน พร้อมช่วยให้สามารถเลิกใช้โรงไฟฟ้าก๊าซและถ่านหินแบบเดิมได้ ด้วยความที่เป็นพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ให้ประโยชน์ต่อมนุษย์และสัตว์ ไฮโดรเจนจะเป็นพลังงานรูปแบบรองที่ต้องผลิตเหมือนไฟฟ้า เป็นตัวพาพลังงาน พลังงานไฮโดรเจนมีความสำคัญเชิงกลยุทธ์ในการแสวงหาระบบพลังงานที่ปล่อยมลพิษต่ำ เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม สะอาดกว่า และยั่งยืนกว่า จึงเป็นพลังงานที่น่าสนใจของการนำมาใช้ในนวัตกรรมการผลิตที่มีคุณค่าอีกด้วย

ติดตามข่าวสารและบทความเกี่ยวกับ The Sustain – ธุรกิจและความยั่งยืน พลังงาน ภาวะโลกร้อน ทรัพยากรธรรมชาติ

thesustain.space