การเก็บรักษาไฮโดรเจน

การเก็บรักษาไฮโดรเจน (Hydrogen Storage)
มีหลายวิธีในการเก็บไฮโดรเจนไว้ใช้ เช่นเก็บในสารประกอบเคมีความดันสูง มีความเย็นยิ่งยวด ที่สามารถปลดปล่อย H2เมื่อได้รับความร้อนได้ ถังเก็บใต้ดินก็สามารถใช้เก็บไฮโดรเจนในยามคลาดแคลนพลังงานอื่น เช่นพลังงานลมที่อาจขาดหายเป็นช่วงๆ หรือเก็บไว้เป็นเชื้อเพลิงในการขนส่ง เข่นเรือหรือเครื่องบิน
ตัวเก็บไฮโดรเจนมีหลายแบบแล้วแต่ขนาดของผู้นำไปใช้
การค้นคว้าด้านการเก็บรักษาไฮโดรเจนส่วนใหญ่ เน้นไปทางด้านถังขนาดกระทัดรัด และเบา เพื่อเก็บพลังงานสำหรับงานที่ต้องเคลื่อนที่ 
สำหรับไฮโดรเจนเหลว ถังเก็บต้องเย็นยิ่งยวดที่ราว 20.268 K (−252.882 °C or −423.188 °F) การแปรสภาพให้เป็นของเหลว ทำให้สูญเสียพลังงานอย่างมาก เพราะต้องใช้พลังงานเพื่อลดอุณหภูมิให้ต่ำลงมากชนาดนั้น ถังเหล็กต้องเป็นฉนวนอย่างดีเพื่อป้องกันการเดือด งานนี้ต้องเสียค่าใช้จ่ายที่สุงมาก ไฮโดรเจนเหลวมีความหนาแน่นของพลังงานต่อหน่วยปริมาตร น้อยกว่าเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเช่นแก๊สโซลืนประมาณ 4 เท่า จุดสำคัญของปัญหาความเข้มข้นของไฮโดรเจนบริสุทธ์ก็คือมีไฮโดรเจนใน 1 ลิตรของแก๊สโซลีน(116 กรัมไฮโดรเจน) มากกว่า1 ลิตรของไฮโดรเจนเหลวบริสุทธ์(71 กรัมไฮโดรเจน) ถึง 64% คาร์บอนในแก๊สโซลีนยังช่วยในการเผาใหม้อีกด้วย
สำหรับไฮโดรเจนอัดความดันมีการเก็บรักษาต่างกันไป แก๊สไฮโดรเจนมีความเข้มข้นของพลังงานต่อหน่วยน้ำหนักดี แต่ความเข้มข้นของพลังงานต่อหน่วยปริมาตรไม่ดีเมื่อเทียบกับสารไฮโดรคาร์บอน นี่เองที่มันต้องการถังเหล็กที่ใหญ่กว่าเพื่อการเก็บ ด้วยปริมาณของพลังงานเท่าๆกัน ถังเก็บไฮโดรเจนจะใหญ่กว่าและหนักกว่าถังเก็บไฮโดรคาร์บอน การเพิ่มความดันแก๊สจะทำให้ความเข้มข้นมีมากขึ้นแต่ไม่ทำให้ถังเบาลง

**การเก็บรักษาไฮโดรเจนแบบเคลื่อนที่**
การพัฒนาถังเก็บเคลื่อนที่ในแต่ละช่วงเวลา
มีการตั้งเป้าว่า ในปี 2005 จะสามารถผลิตถังเก็บ H2 ขนาด 5 กก.ได้สำเร๊จ แต่ก็ทำไม่สำเร็จ ในปี 2009 ได้มีการปรับเปลี่ยนแผนตามข้อมูลใหม่เกียวกับประสิทธิภาพจากการทดสอบรถยนต์หลายคัน เป้าหมายสุดขั้วสำหรับตัวเก็บแบบปริมาตรยังคงเหนือกว่าความเข้มข้นทางทฤษฏีของไฮโดรเจนเหลว
โปรดสังเกตว่า เป้าหมายเหล่านี้สำหรับระบบการเก็บรักษาไฮโดรเจนไม่ใช่วัสดุที่ใช้ทำที่เก็บไฮโดรเจน ความเข้มข้นของระบบปกติจะอยู่ราวๆครึ่งหนึ่งของวัสดุใช้งาน นั่นคือ ในขณะที่วัสดุอาจจะเก็บ H2ได้ 6 wt% ระบบที่ใช้วัสดุอาจทำได้แค่ 3 wt% เมื่อนำน้ำหนักของถัง อุณหภูมิและอุปกรณ์ควบคุมความกดดันมาพิจารณา 
ในปี 2010 มีเทคโนโลยีการเก็บ 2 ชนิดเท่านั้นที่ถูกชี้ว่ามีความอ่อนไหวที่จะบรรลุเป้าหมาย นั่นคือ MOF-177 ที่ทำความจุเชิงปริมาตรได้เกินเป้า 2010 ในขณะที่การบีบอัด H2 ที่ทำความจุทั้งน้ำหนักและปริมาตรได้เกินเป้าหมายของปี 2015

**เทคโนโลยีที่ทำได้แล้ว**

**ไฮโดรเจนบีบอัด**
เป็นไฮโดรเจนในสภาวะที่เป็นแก๊สซึ่งถูกเก็บไว้ภายใต้ความดัน ถ้าเก็บในถัง จะเก็บที่ความดัน 
350 bar (5,000 psi) ถ้าเก็บในรถยนต์ จะเก็บที่ความดัน 700 bar (10,000 psi) บริษัทรถยนต์ที่นำวิธีนี้ไปพัฒนาได้แก่ ฮอนดา และ นิสสัน

**ไฮโดรเจนเหลว**
BMW ใช้ถังเชื้อเพลิงเหลวกับรถยนต์รุ่น BMW Hydrogen 7 โดยใช้ไฮไดรด์ที่ซับซ้อน รวมทั้งแอมโมเนีย โบเรน เพื่อผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่ทำตัวเหมือนกับเป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศ

**สิ่งที่กำลังค้นคว้าพัฒนา**

**ตัวเก็บแบบเคมี**
*เมทัลไฮไดรด์
**คาร์โบไฮเดรต
**ไฮโดรคาร์บอนสังเคราะห์
**Liquid organic hydrogen carriers (LOHC)
**แอมโมเนีย
**สารประกอบเอไมน์ โบเรน
**Formic acid
**Imidazolium ionic liquids
**Phosphonium borate
**Carbonite substances

**ตัวเก็บกายภาพ**
*Cryo-compressed
**คาร์บอนนาโนทูบ
**Metal-organic frameworks
**Clathrate hydrates
**Glass capillary arrays
**Glass microspheres

**ตัวเก็บไฮโดรเจนอยู่กับที่**
ไม่เหมือนกับตัวเก็บเคลื่อนที่ ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไม่ใช่ปัญหาใหญ่สำหรับตัวเก็บแบบอยู่กับที่ ปัจจุบันใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่แล้ว ได้แก่
*ไฮโดรเจนบีบอัดเก็บในถังไฮโดรเจน
*ไฮโดรเจนเหลวเก็บในถังไฮโดรเจนเย็นยิ่งยวด

**ถังไฮโดรเจนใต้ดิน**
ถังจะถูกเก็บไว้ในถ้ำหรือเหมืองเกลือร้างหรือบ่อน้ำมันหรือแก๊สที่หมดสภาพแล้ว บริษัท ICI เก็บแก๊สไฮโดรเจนจำนวนมหาศาลไว้ในถ้ำใต้ดินมาหลายปีโดยไม่มีปัญหา ไฮโดรเจนเหลวก็สามารถเก็บไว้ใต้ดินเพื่อใช้เป็นพลังงานสำรอง 

**เก็บในท่อ**
บริษัทเยอรมันใช้เครือข่ายท่อแก๊สธรรมชาติสำหรับเก็บทาวน์แก๊ส ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน ความจุของท่อแก๊สมีมากกว่า 200,000 GWh ซึ่งเพียงพอใช้ได้ไปหลายเดือน ความสามารถของโรงไฟฟ้าของเยอรมันแบบดูดจากที่เก็บมีประมาณ 40 GWh การขนส่งพลังงานผ่านท่อแก๊สมีความสูญเสียน้อยกว่า 0.1% เมื่อเทียบกับส่งกระแสไฟฟ้าที่ 8%

**ดูเพิ่ม**
Sustainable development portal
*Lithium borohydride
*Converting hydrogen to methane using the Sabatier-process
*Cascade storage system
*Complex metal hydride
*Cryo-adsorption
*Hydrogenography
*Hydrogen tank
*Hydrogen energy plant in Denmark
*Tunable nanoporous carbon

**อ้างอิง**
หมวดหมู่:เทคโนโลยีความยั่งยืน