مع تزايد المخاوف بشأن تغير المناخ، والحاجة الملحة لتقليل انبعاثات ثانى أكسيد الكربون، والتكاليف المتناقصة للكهرباء المتجددة وتكنولوجيا المحلل الكهربائى، بالإضافة إلى العديد من السياسات الداعمة الحكومية، يكتسب الطلب على الهيدروجين الأخضر، حيث يمكن أن يوفر الهيدروجين الأخضر ما يصل إلى 25% من احتياجات الطاقة فى العالم بحلول عام 2050 وأن يصبح سوقًا قابلًا للتوجيه بقيمة 10 تريليونات دولار بحلول عام 2050. ومن المقرر أن يتجاوز الاستثمار فى إنتاج الهيدروجين الأخضر مليار دولار سنويًا بحلول عام 2023، ومن المتوقع حدوث زيادة واضحة فى عدد مشاريع الهيدروجين الأخضر.
الهيدروجين الأخضر هو وقود عالمى وخفيف وعالى التفاعل، من خلال عملية كيميائية تُعرف باسم التحليل الكهربائى. تستخدم هذه الطريقة تيارًا كهربائيًا لفصل الهيدروجين عن الأكسجين فى الماء، إذا تم الحصول على هذه الكهرباء من مصادر متجددة، فسننتج طاقة دون انبعاث ثانى أكسيد الكربون فى الغلاف الجوى.
الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون، ولكن على الأرض لا يبدو نقيًا فى الطبيعة، ويتطلب طاقة للفصل. الأسلوب الأكثر شيوعًا هو استخراج الهيدروجين من الماء، وهو مركب مكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين (ومن ثم H2O).
يمكن استخدام الهيدروجين الأخضر على نطاق واسع:
السيارات والشاحنات الكهربائية التى تعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية.
سفن الحاويات التى تعمل بالأمونيا السائلة المصنوعة من الهيدروجين.
مصافى «الفولاذ الأخضر» التى تحرق الهيدروجين كمصدر للحرارة بدلًا من الفحم.
مثل أي غاز، يمكن ضغط الهيدروجين وتخزينه فى خزانات، ثم استخدامه حسب الحاجة. ومع ذلك، فإن حجم الهيدروجين أكبر بكثير من حجم الهيدروكربونات الأخرى؛ ما يقرب من أربعة أضعاف الغاز الطبيعى.
يتطلب تخزينه ضغطًا يصل إلى 700 مرة من الضغط الجوي العادى أو التبريد إلى 253 درجة مئوية تحت الصفر المطلق.
تدرك صناعات العمليات الكيميائية العالمية هذا الاتجاه، وبعضها يقوم بالفعل بمشاريع ضخمة لتسريع انتقال الطاقة. يستخدم الهيدروجين في تكرير النفط وإنتاج الأمونيا والميثانول، ويتم إنتاجه بشكل رئيسى من الوقود الأحفورى عن طريق إعادة تشكيل الغاز الطبيعى بالبخار، والأكسدة الجزئية للميثان والفحم.
إن الهيدروجين هو الناقل الأنظف للطاقة للمستهلك النهائى، وخصوصا فى تطبيقات النقل. يمتلك الهيدروجين محتوى طاقيا كبيرا فى وحدة الكتلة. وعند استخدام الهيدروجين فى محركات اوتو للاحتراق الداخلى يمكن القول إن المحرك قد وصل إلى مردوده الأعظم حوالى 38% أكثر بـ 8% من مردوده عند استخدام البنزين. وعند استخدام خلايا الوقود والمحركات الكهربائية يكون المردود أكبر بمرتين إلى ثلاث مردوده منه عند استخدام محرك الاحتراق الداخلى.
إن إنتاج المسمدات وتكرير النفط هما الاستخدامان الأساسيان. يستخدم نحو النصف فى عملية هابر لإنتاج الأمونيا (NH3)، الذى يستخدم بعدها مباشرةً أو بشكل غير مباشر فى السماد، لأن كلًا من سكان العالم والزراعة الاستهلاكية المستخدمة فى تغذيتهم ينمو، فإن الطلب على الأمونيا ينمو كذلك. يمكن استخدام الأمونيا كطريقة غير مباشرة أأمن وأسهل لنقل الهيدروجين. يمكن للأمونيا المنقولة بعدها أن يعاد تحويلها إلى هيدروجين فى العربة بتقنية غشائية.
يستخدم النصف الآخر من إنتاج الهيدروجين الحالى لتحويل مصادر البترول الثقيل إلى مشتقات أخف مناسبة للاستخدام كوقود. تعرف هذه العملية الأخيرة باسم تكسير الهيدروجين. يمثل تكسير الهيدروجين مساحة أكبر حتى للنمو بما أن ارتفاع أسعار النقط يشجع شركات النفط على استخراج المواد ذات المصادر الأسوأ، كالنفط الرملى والصخر الزيتى.