به گفته اقتصاددان ایران ، با گرم شدن زمین و افزایش آلودگی سوخت های فسیلی ، توجه جهانی به استفاده از انرژی های تجدید پذیر جلب شده است. بر خلاف باد و خورشید ، انرژی ها بر خلاف سوخت های هیدروکربن به محیط زیست آسیب نمی رسانند و روند تولید و بهره برداری از آنها سریعتر و آسان تر است. اما یک مشکل مهم در مورد این منابع وجود دارد. اینکه تولید آنها به شرایط آب و هوایی بستگی دارد. به عنوان مثال ، اگر هوا برای چندین روز متوالی ابری یا نامناسب باشد ، میزان تولید خورشیدی یا باد کاهش می یابد. از طرف دیگر ، در بعضی از فصول ، مانند زمستان ، تقاضا برای انرژی در حال افزایش است ، در حالی که میزان تولید این منابع در طول سال ثابت است. این ناسازگاری بین تولید و مصرف ، برنامه ریزی برای تأمین انرژی پایدار را به چالش کشیده است.

برای حل این مشکل ، ذخیره انرژی مازاد تولید شده در مصرف کم به نظر می رسد یک راه حل منطقی است. یکی از روشهای پیشنهادی ذخیره گاز هیدروژن در زیر زمین است. این گاز می تواند انرژی را در صورت لزوم فشرده و استفاده مجدد کند. علاوه بر این ، بر خلاف سوخت های فسیلی ، فقط بخار آب تولید می کند و به محیط زیست آسیب نمی رساند.

اما ذخیره حجم زیادی از گاز هیدروژن بر روی زمین به دلیل هزینه های بالای و مشکلات ایمنی مشکل ساز است. بنابراین ، ذخیره سازی زیرزمینی این گاز در مخازن طبیعی که قبلاً ذخیره گازهای فسیلی بوده است ، روشی قابل اطمینان تر و هزینه ای است. با این حال ، برای حفظ فشار در داخل این مخازن ، بخشی از گاز باید در آن باقی بماند ، که به آن “گاز پایه” گفته می شود.

در همین راستا ، تیمی از محققان در دانشگاه Tarbiat Modarres ، از جمله Arezu Jafari و سه همکار دیگر دانشکده مهندسی شیمی ، تحقیقات جالبی را با همکاری شرکت مهندسی و توسعه نفت انجام داده اند. هدف آنها بررسی تأثیر تزریق برخی از گازها ، مانند دی اکسید کربن و گاز ترش به عنوان گاز پایه در فرآیند ذخیره سازی هیدروژن زیرزمینی بود. آنها سعی کردند تا با کمترین کیفیت ، چگونگی استفاده از این روش را تعیین کنند.

برای انجام این تحقیق ، یک مدل رایانه ای برای اولین بار از یک مخزن نیمه تانک ساخته شد. در این مدل ، نیمی از گاز مخزن برداشته شد ، سپس گاز پایه به مدت یک سال به داخل آن تزریق شد. پس از این مرحله ، روند ذخیره گاز هیدروژن در طی 5 سال شبیه سازی شد. در این مدل ، عوامل مختلفی مانند مدت زمان و سرعت تزریق گاز و برداشت ، فاصله بین تزریق گاز پایه و شروع ذخیره هیدروژن و حتی نوع پاها (به عنوان مثال درصد H2S ، که گاز سمی و خطرناک است) مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج این مطالعه نشان داد که هرچه تزریق و برداشت گاز هیدروژن بیشتر باشد ، خلوص هیدروژن بیشتر و میزان استفاده بیشتر می شود. همچنین ، اگر زمان برداشت افزایش یابد اما از زمان تزریق تجاوز نکند ، میزان برداشت محصول بهبود می یابد ، اگرچه ممکن است خلوص کمی کاهش یابد.

بعداً مشخص شد كه اگر گاز پایه در مدت زمان طولانی تر در مخزن بماند و زمان مناسب بین تزریق و شروع تزریق گاز هیدروژن ، خلوص بالاتر و راندمان بهتر حاصل شود. جالب اینجاست که حتی اگر ترکیب گاز پایه حاوی مقدار زیادی از گاز H2S (بیش از 2 ٪) باشد ، خلوص گاز هیدروژن برداشت شده فقط حدود 2 ٪ و راندمان حدود 2 ٪ کاهش می یابد. این بدان معنی است که حتی از گازهای خطرناک نیز می توان در نقش گاز پایه استفاده کرد.

یکی از مهمترین دستاوردهای این مطالعه این بود که گازهای مضر و خطرناک مانند گاز ترش را می توان به جای آزاد کردن محیط به زیر زمین تزریق کرد. به این ترتیب ، هر دو این آلاینده ها وارد هوا نمی شوند و به فرآیند ذخیره هیدروژن کمک می کنند. در حقیقت ، دو هدف همزمان می توان به دست آورد: کمک به محیط زیست و افزایش بهره وری در ذخیره انرژی.

نکته قابل توجه این است که نتایج جالب و ارزشمند این مطالعه در مجله “تحقیقات مهندسی شیمی کاربردی” منتشر شده است که وابسته به دانشگاه Tarbiat Modarres است.