قامت ألستوم مؤخرًا بإرسال قطار Regiolis H2 الهيدروجيني الخاص بها لشهادة المصادقة. وباعتباره النموذج الثالث الذي يعمل بالهيدروجين في خط إنتاجها، من المتوقع أن يبدأ تشغيل القطار في فرنسا قبل نهاية هذا العام. ومع مدى يبلغ 600 كم، فإن Regiolis H2 الجديد أقصر قليلاً من Coradia Stream H (660 كم) وأقصر بشكل ملحوظ من Coradia iLint (800 كم). ومع ذلك، يقدم النظام الهجين ميزة إضافية: يمكنه العمل باستخدام الطاقة الكهربائية من الخطوط العلوية عندما تكون متوفرة. وبذلك يُقدّم المشروع حلًا متعدد الاستخدامات للخطوط ذات البنية التحتية الهجينة.
ومع ذلك، واجهت تجربة قطار الهيدروجين التابعة لشركة ألتستوم مشكلة مرة أخرى. فقد استأنف المشغلون في ألمانيا استخدام القطارات التي تعمل بالديزل بسبب عدم القدرة على الحصول على خلايا الوقود البديلة. من أصل 14 قطارًا من طراز Coradia iLint اشترتها ولاية سаксونيا السفلى، هناك أربعة قطارات فقط قيد التشغيل. وبينما قد يبدو هذا وكأنه مشكلة بسيطة في سلسلة التوريد، فإن السبب الجذري أعمق من ذلك - فهو لا يكشف فقط عن عيوب طاقة الهيدروجين في النقل، بل يكشف أيضًا عن قيود في المواد البنائية، مما يجعل جدوى المشروع أكثر عدم اليقين.
تستخدم قطارات Coradia iLint، التي كانت في يومٍ ما مشروعاً رائداً في مجال التنقّل الهيدروجيني، خلايا وقود مُزوَّدة من شركة كومينس، مستخدمةً تقنية Hydrogenics التابعة للشركة في كندا وأوروبا. تحتوي كل قطارة على وحدتين، كل منهما تقارب 200 كيلوواط. ولخلايا الوقود ذات المقياس المذكور، يُحتاج إلى 0.4 - 0.6 غرام من البلاتين لكل كيلوواط لضمان تلبية متطلبات المتانة الخاصة بعمليات السكك الحديدية، مما يعني أن كل قطار يحتاج إلى حوالي 0.2 كجم من البلاتين. وبأسعار اليوم، تصل قيمته إلى نحو 8700 دولار أمريكي، أي ما يعادل 5% من تكلفة خلية الوقود. وعلى الرغم من أن النسبة تبدو صغيرة، إلا أن المشكلة تصبح واضحة عند النظر في إجمالي إنتاج البلاتين العالمي.
يُعد البلاتين لا غنى عنه في خلايا الوقود ذات الغشاء المبادل للبروتونات (PEM). إن جوهر خلية الوقود PEM هو غشاء مطلي بالبلاتين. يعمل البلاتين كعامل محفز: فهو يقسم جزيئات الهيدروجين إلى بروتونات وإلكترونات، ويسمح للبروتونات بالمرور عبر الغشاء في حين يجبر الإلكترونات على التدفق على طول دائرة خارجية لتوليد الكهرباء، ثم يسرع التفاعل البطيء لدمج الأكسجين والبروتونات والإلكترونات لتكوين الماء على الجانب الآخر من الغشاء. هذان التفاعلان أساسيان لعمل خلية الوقود، وإن الكيمياء السطحية الفريدة للبلاتين تسمح لهما بالحدوث بمعدل عملي مع المتانة اللازمة. بدون البلاتين، تفشل خلايا الوقود في العمل بكفاءة أو تتحلل بسرعة، مما يجعل خلايا الوقود الهيدروجينية تعتمد اعتماداً كبيراً على هذا المعدن النادر والمتقلب سعرياً.
تبلغ الإنتاج العالمي السنوي من البلاتين حوالي 250-280 طنًا. يُستخدم حوالي الثلث في المحولات الحفزية للسيارات (وخصوصًا للمركبات التي تعمل بالديزل)، والربع في صناعة المجوهرات، وحوالي خُمسها في المحفزات الصناعية لقطاعي التكرير والصناعات الكيماوية، وتُستخدم كميات صغيرة في قطاعي الزجاج والإلكترونيات. على الجانب الآخر، تستهلك خلايا الوقود والمحللات الكهربائية حوالي 1-2 طن سنويًا، أي ما يقل عن 1% من إجمالي الطلب.
تظل إمدادات المعدن البلاتيني محدودة. وتساهم جنوب إفريقيا بحوالي 70% من إنتاج البلاتين المنجمي، لكن التعدين المحلي يعاني من نقص في الطاقة الكهربائية والفيضانات والإضرابات والمعوقات السياسية. وتظل أحجام إعادة التدوير ضئيلة للغاية، حيث بلغت أقل مستوياتها خلال أكثر من عقد، مما يؤدي إلى عجز سنوي في المعروض يقدر بـ 31 طناً تقريباً. وارتفعت أسعار البلاتين إلى أعلى مستوى لها منذ 11 عاماً، وقفزت معدلات الإيجار. وتعمل إعادة التدوير على تخفيف الضغوط بشكل طفيف: إذ يأتي معظم البلاتين المعاد تدويره من المحولات الحفازة في السيارات المنتهية عمرها الافتراضي، في حين أن البلاتين المستخدم في تطبيقات مثل خلايا الوقود لديه معدلات استعادة منخفضة بسبب توزيعه الدقيق أو التلوث أو صعوبة الاستخراج اقتصادياً.
في المنافسة على البلاتين، تكون خلايا الوقود الهيدروجينية في وضع غير مواتٍ للغاية. تبذل شركات صناعة السيارات أقصى جهد لشراء البلاتين لتلبية لوائح الانبعاثات؛ ولا تستطيع مصافي التكرير الاستغناء عن المحفزات البلاتينية وتواجه تكاليف إغلاق مرتفعة للغاية؛ ولا تملك شركات تصنيع الزجاج الإلكتروني والزجاج الخاص مواد بديلة للتعامل مع أدوات البلاتين ذات درجات الحرارة العالية. قد تنخفض استهلاك المجوهرات فقط مع ارتفاع الأسعار، مما يحرر كمية صغيرة من المعروض. في المقابل، تكون طلبات خلايا الوقود الهيدروجينية محدودة، وعملاؤها حساسين للتكاليف.
تعاني طاقة الهيدروجين مسبقًا من كفاءة طاقية منخفضة، وتكاليف تشغيل وبنية تحتية مرتفعة، وجاذبية ضعيفة في السوق مقارنةً بالبطاريات في قطاع النقل. وقد أضاف نقص إمدادات معدن البلاتين إلى مشاكلها. فكل ميجاواط إضافي من سعة خلايا الوقود يستهلك كميةً أكبر من البلاتين النادر، وتتفوق باقي الصناعات باستمرار في منافسة قطاع الهيدروجين على الحصول على هذه المادة. إن التوسع الكبير في تطوير التنقّل الهيدروجيني سيعمّق الاعتماد أكثر على هذه المادة الخام التي لا يمكن استبدالها، والتي تواجه ندرة في الإمداد على المدى الطويل، مما يرسم مستقبلًا قاتمًا أمام هذا القطاع.
EN
