يُعد تخزين ونقل الهيدروجين السائل أساسًا لتطبيق الهيدروجين السائل بشكل آمن وفعال وعلى نطاق واسع وبتكلفة منخفضة، كما أنه المفتاح لحل مسار تطبيق تكنولوجيا الهيدروجين.
 
يمكن تقسيم تخزين ونقل الهيدروجين السائل إلى نوعين: التخزين في حاويات والنقل عبر خطوط الأنابيب. فيما يخص التخزين، تُستخدم عادةً خزانات التخزين الكروية والأسطوانية. أما فيما يخص النقل، فتُستخدم مقطورات الهيدروجين السائل، وعربات نقل الهيدروجين السائل بالسكك الحديدية، وسفن نقل الهيدروجين السائل.
 
إضافةً إلى مراعاة الصدمات والاهتزازات وغيرها من العوامل المؤثرة في عملية النقل التقليدي للسوائل، ونظرًا لانخفاض درجة غليان الهيدروجين السائل (20.3 كلفن)، وانخفاض حرارة تبخره الكامنة، وسهولة تبخره، يجب أن تعتمد عمليات تخزين ونقل الحاويات على وسائل تقنية صارمة للحد من تسرب الحرارة، أو على أساليب تخزين ونقل غير مدمرة، وذلك لتقليل درجة تبخر الهيدروجين السائل إلى الحد الأدنى أو حتى الصفر، وإلا سيؤدي ذلك إلى زيادة الضغط داخل الخزان، مما قد يتسبب في خطر زيادة الضغط أو انفجار الخزان. وكما هو موضح في الشكل أدناه، من منظور الأساليب التقنية، يعتمد تخزين ونقل الهيدروجين السائل بشكل أساسي على تقنية التبريد السلبي (الأديباتي) للحد من التوصيل الحراري، بالإضافة إلى تقنية التبريد النشط لتقليل تسرب الحرارة أو توليد قدرة تبريد إضافية.
 
استناداً إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية للهيدروجين السائل نفسه، فإن طريقة تخزينه ونقله تتمتع بالعديد من المزايا مقارنة بطريقة تخزين الهيدروجين الغازي عالي الضغط المستخدمة على نطاق واسع في الصين، ولكن عملية إنتاجه المعقدة نسبياً تجعله يعاني أيضاً من بعض العيوب.
 
نسبة وزن تخزين كبيرة، مما يسهل التخزين والنقل بالسيارة
بالمقارنة مع تخزين الهيدروجين الغازي، تتمثل الميزة الأكبر للهيدروجين السائل في كثافته العالية. تبلغ كثافة الهيدروجين السائل 70.8 كجم/م³، أي ما يعادل 5 و3 و1.8 ضعف كثافة الهيدروجين المضغوط عند ضغوط 20 و35 و70 ميجا باسكال على التوالي. لذلك، يُعدّ الهيدروجين السائل أكثر ملاءمةً لتخزين ونقل الهيدروجين على نطاق واسع، مما يُسهم في حلّ مشكلات تخزين ونقل طاقة الهيدروجين.
 
ضغط تخزين منخفض، مما يسهل ضمان السلامة
يُخزَّن الهيدروجين السائل معزولاً لضمان استقرار الحاوية، ويتميز بانخفاض مستوى الضغط أثناء التخزين والنقل اليومي (أقل من 1 ميجا باسكال عموماً)، وهو أقل بكثير من مستوى الضغط في تخزين ونقل الغاز والهيدروجين عالي الضغط، مما يُسهِّل ضمان السلامة في عمليات التشغيل اليومية. وبفضل نسبة الوزن الكبيرة لتخزين الهيدروجين السائل، سيتمتع نظام تخزين ونقل الهيدروجين السائل (مثل محطات هدرجة الهيدروجين السائل) بنظام تشغيل أكثر أماناً في المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية وتكاليف الأراضي المرتفعة، وذلك مع التوسع المستقبلي في استخدام طاقة الهيدروجين. وسيغطي النظام مساحة أصغر، مما يقلل من تكاليف الاستثمار والتشغيل الأولية.
 
نقاء عالٍ للتبخير، يفي بمتطلبات الجهاز
يُعدّ الاستهلاك العالمي السنوي للهيدروجين عالي النقاء والهيدروجين فائق النقاء هائلاً، لا سيما في صناعة الإلكترونيات (مثل أشباه الموصلات، ومواد التفريغ الكهربائي، ورقائق السيليكون، وتصنيع الألياف الضوئية، وغيرها) ومجال خلايا الوقود، حيث يبلغ استهلاك الهيدروجين عالي النقاء والهيدروجين فائق النقاء مستوياتٍ عاليةً بشكلٍ خاص. في الوقت الراهن، لا تفي جودة العديد من أنواع الهيدروجين الصناعي بالمتطلبات الصارمة لبعض المستخدمين النهائيين فيما يتعلق بنقاء الهيدروجين، إلا أن نقاء الهيدروجين الناتج عن تبخير الهيدروجين السائل يفي بهذه المتطلبات.
 
تتطلب محطة التسييل استثمارًا كبيرًا واستهلاكًا مرتفعًا نسبيًا للطاقة
نظراً لتأخر تطوير المعدات والتقنيات الأساسية، مثل صناديق التبريد الخاصة بتسييل الهيدروجين، احتكرت الشركات الأجنبية جميع معدات تسييل الهيدروجين في قطاع الطيران والفضاء المحلي قبل سبتمبر 2021. وتخضع المعدات الأساسية لتسييل الهيدروجين على نطاق واسع لسياسات التجارة الخارجية ذات الصلة (مثل لوائح إدارة الصادرات التابعة لوزارة التجارة الأمريكية)، والتي تقيد تصدير المعدات وتحظر التبادل التقني. هذا الأمر يجعل الاستثمار الأولي في معدات محطات تسييل الهيدروجين ضخماً، إلى جانب انخفاض الطلب المحلي على الهيدروجين السائل للاستخدام المدني، مما يؤدي إلى عدم كفاية نطاق التطبيق وبطء نمو الطاقة الإنتاجية. ونتيجة لذلك، يكون استهلاك الطاقة لإنتاج وحدة الهيدروجين السائل أعلى من استهلاك الطاقة لإنتاج غاز الهيدروجين عالي الضغط.
 
يحدث فقدان بالتبخر في عملية تخزين ونقل الهيدروجين السائل
في الوقت الراهن، تُعالج عملية تخزين ونقل الهيدروجين السائل، بشكل أساسي، مشكلة تبخر الهيدروجين الناتج عن تسرب الحرارة عن طريق التهوية، مما يؤدي إلى فقدان جزء منه. لذا، ينبغي اتخاذ تدابير إضافية في المستقبل لتخزين ونقل طاقة الهيدروجين لاستعادة غاز الهيدروجين المتبخر جزئيًا، وذلك لحل مشكلة انخفاض الاستخدام الناتج عن التهوية المباشرة.
 
معدات التبريد العميق HL
شركة HL Cryogenic Equipment، التي تأسست عام 1992، هي علامة تجارية تابعة لشركة HL Cryogenic Equipment المحدودة. تلتزم HL Cryogenic Equipment بتصميم وتصنيع أنظمة أنابيب التبريد المعزولة تحت فراغ عالٍ ومعدات الدعم ذات الصلة لتلبية مختلف احتياجات العملاء. تُصنع الأنابيب المعزولة تحت الفراغ والخراطيم المرنة من مواد عازلة خاصة متعددة الطبقات ومتعددة الشاشات، وتخضع لسلسلة من المعالجات التقنية الدقيقة للغاية ومعالجة الفراغ العالي، وتُستخدم لنقل الأكسجين السائل، والنيتروجين السائل، والأرجون السائل، والهيدروجين السائل، والهيليوم السائل، وغاز الإيثيلين المسال (LEG)، والغاز الطبيعي المسال (LNG).