מדחסי דיאפרגמה: הזדמנויות וצמיחה בהרחבת תחנות מימן משולבות

בשנים האחרונות, אנרגיית מימן צצה מחדש כנושא קריטי במגזר האנרגיה החדש. תעשיית המימן צוינה במפורש כאחת התעשיות המתפתחות המרכזיות לפיתוח, לצד מגזרים כמו חומרים חדשים ותרופות חדשניות. דוחות מדגישים את הצורך לטפח באופן פעיל מנועי צמיחה חדשים, כולל ייצור ביולוגי, תעופה וחלל מסחרי וכלכלה בגובה נמוך, תוך מתן עדיפות מפורשת להאצת פיתוח תעשיית המימן בפעם הראשונה. עובדה זו מדגישה את הפוטנציאל העצום של אנרגיית מימן.

נכון לעכשיו, ייצור מימן מבוסס פחם שולט במבנה האספקה, ומהווה 64%, ואחריו מימן כתוצר לוואי תעשייתי (21%), מימן מבוסס גז טבעי (14%) ושיטות אחרות (1%). ממצאים אלה מגלים כי ייצור מימן מבוסס דלקים מאובנים מחזיק בדומיננטיות מוחלטת של 99%, בעוד ש"מימן ירוק" מבוסס אלקטרוליזה ושיטות אחרות נותרות שוליות. כתוצאה מכך, תחנות תדלוק מימן נוכחיות מאמצות בעיקר את מודל הייצור-אחסון-הובלה הבא: חברות פטרוכימיות באזורים מרוחקים מייצרות מימן מדלקים מאובנים, דוחסות מימן בלחץ נמוך (בדרך כלל ~1.5MPa) ל-~20MPa באמצעות מדחסים, ומאחסנות אותו בקרוואנים של 22MPa. לאחר מכן המימן מועבר לתחנות תדלוק, שם הוא עובר דחיסה משנית ל-45MPa עבור כלי רכב המונעים בתאי דלק. מודל מקוטע מרחבי זה מגדיל את עלויות ההובלה, הוצאות הציוד וצריכת הזמן, תוך שהוא נשאר מוגבל על ידי ייצור "מימן אפור" התלוי בדלקים מאובנים. 

יתר על כן, על פי התקנות הנוכחיות, מימן מסווג ככימיקל דליק ונפיץ. כתוצאה מכך, פרויקטים של ייצור מימן מרוכזים בעיקר בפארקים כימיים מרוחקים עם דרישות בטיחות וסביבה מחמירות.

עם התקדמות טכנולוגיית האלקטרוליזה, עלות הייצור של מימן ירוק יורדת בהדרגה. במקביל, מדיניות סביבתית כמו "שיא פחמן ונייטרליות פחמן" מובילה את המימן הירוק להפוך לכיוון מכריע לפיתוח אנרגיה גזית עתידית. הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה צופה שעד שנת 2030, טכנולוגיות מימן דלות פחמן כמו אלקטרוליזה יהוו 14% משוק המימן, וישפיעו באופן משמעותי על סידור תחנות התדלוק. ייצור מבוסס אלקטרוליזה, עם חומר גלם פשוט ונגיש, מאפשר ייצור מימן מעבר לפארקים כימיים מסורתיים. דחיסה ישירה של מימן המיוצר באתר לתדלוק כלי רכב מבטלת הובלה למרחקים ארוכים ודחיסה משנית, ומפחיתה ביעילות את העלויות הכלכליות והזמן.

כדי להסתגל לשרשרת אספקת המימן המרכזית המבוססת על דלקים מאובנים, שני סוגים של מדחסי דיאפרגמה שולטים כיום בשוק: 1) יחידות מילוי מימן עם לחץ יניקה של כ-1.5 מגה-פסקל ולחץ פריקה של 20-22 מגה-פסקל; 2) מדחסי תחנות תדלוק עם לחץ יניקה של 5-20 מגה-פסקל ולחץ פריקה של 45 מגה-פסקל. עם זאת, תהליך דו-שלבי זה דורש פעולה מתואמת של שתי היחידות. יתר על כן, כאשר לחץ בלון אחסון המימן יורד מתחת ל-5 מגה-פסקל, מדחסי התדלוק הופכים ללא פעילים, וכתוצאה מכך שיעורי ניצול מימן נמוכים.

לעומת זאת, תחנות משולבות לייצור ותדלוק מימן מפגינות יעילות מעולה. במודל זה, ניתן לדחוס מימן מאלקטרוליזה ישירות מ-1.5MPa ל-45MPa באמצעות מדחס דיאפרגמה יחיד, מה שמפחית משמעותית את עלויות הציוד והזמן. סף לחץ היניקה הנמוך יותר (1.5MPa לעומת 5MPa) משפר גם הוא משמעותית את ניצול המימן.  

עם התקדמות טכנולוגיית האלקטרוליזה, תחנות מימן משולבות צפויות לצבור אימוץ רחב יותר, מה שיגביר את הביקוש בשוק למדחסי דיאפרגמה של 1.5MPa עד 45MPa. לחברתנו יכולות תכנון וייצור מקיפות כדי לספק פתרונות מותאמים אישית לתרחיש יישום זה. עם השיעור הגדל של ייצור מימן ירוק, תחנות משולבות צפויות להתרבות, מה שירחיב הן את אפשרויות היישום של מדחסי דיאפרגמה והן את תיק המוצרים שלנו, תוך אספקת פתרונות תדלוק חדשניים.

אף על פי כן, עדיין קיימים אתגרים בפיתוח תחנות מימן משולבות ומדחסים נלווים, כולל עלויות אלקטרוליזה גבוהות, סיווג כימי מסוכן של מימן ותשתית מימן לא שלמה. טיפול יעיל בבעיות אלו יהיה קריטי לקידום מערכות אנרגיה משולבות של מימן.