الهيدروجين غالبًا ما يُعرض كناقل طاقة نظيف وخالٍ من الكربون يمكن أن يساهم في إزالة الكربون من الصناعة وقطاع النقل. إلا أن الخصائص التي تجعل الهيدروجين فعالًا وخفيف الوزن تجعل التعامل معه بأمان تحديًا فريدًا.
نشرت دراسة جديدة في دورية International Journal of Hydrogen Energy بالتعاون بين باحثين من جامعة نيويورك وجامعة كوليدج لندن، تستعرض بشكل منهجي أسباب الحوادث في مرافق الهيدروجين مقارنة بالفشل الصناعي التقليدي، وما يعنيه ذلك للسلامة والتنظيم.
من خلال تحليل أكثر من 700 حادثة في قاعدة بيانات Hydrogen Incidents and Accidents Database (HIAD 2.0)، وجد الفريق أن 59٪ من الحوادث المرتبطة بالهيدروجين تعود لأسباب مشابهة لتلك التي تصيب أنظمة الطاقة الأخرى: عيوب التصميم، الأعطال الميكانيكية، والأخطاء البشرية.
أما نسبة 15٪ فقط فكانت مرتبطة مباشرة بالخصائص الجوهرية للهيدروجين، مثل الانتشار العالي، انخفاض طاقة الاشتعال، أو قدرته على تآكل المعادن من الداخل. والحالات المتبقية لم تتوفر لها بيانات كافية لتحديد السبب.
يقول أوجستين جيبو، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية والجوية: “بالطبع، في حالة الهيدروجين، يمكن أن تكون العواقب الناتجة عن الحريق أو الانفجار أكبر بسبب خصائصه الاحتراقية الفريدة، لكن عند النظر إلى السبب الجذري للحادث، الهيدروجين ليس أكثر خطورة بطبيعته من الغازات القابلة للاشتعال الأخرى المستخدمة في الصناعة.”
تنبع المخاطر الحقيقية من التفاعل المختلف للهيدروجين مع المواد والبيئة، نتيجة صغر جزيئاته على المستوى الذري، ما يتيح لها التسلل عبر شبكات المعادن حيث لا تستطيع الغازات الأكبر مثل الميثان المرور، مما يؤدي إلى فشل المواد بشكل خفي لكنه خطير.
تشمل هذه الآليات:
- تصلب الهيدروجين: يضعف المعادن عبر تعطيل الروابط الذرية.
- التشقق الناتج عن الهيدروجين: يتجمع الغاز تحت الضغط في فراغات صغيرة حتى تنفجر المادة.
- الهجوم الحراري للهيدروجين: يتفاعل الهيدروجين مع الكربون في الصلب لتكوين الميثان، مسببًا تآكل الهيكل.
- تآكل الهيدروجين المعزز وتحديات تخزين الغاز تحت ضغط يصل إلى 700 بار، أي عشرات المرات أعلى من المستخدمة للغاز الطبيعي.
تشير الدراسة إلى أن الحادث الذي وقع عام 2019 في محطة تعبئة الهيدروجين في ساندفايكا بالنرويج، كان نتيجة عطل ميكانيكي في مكون عالي الضغط، وليس الكيمياء الاحتراقية، لكنه أبرز كيف يمكن لعيوب صغيرة أن تتفاقم بسرعة عند التعامل مع الهيدروجين.
ويضيف جيبو: “الهدف ليس التقليل من مخاطر الهيدروجين، بل توضيحها. نتائجنا تبرز أيضًا الأماكن التي تفشل فيها ممارسات السلامة التقليدية في استيعاب سلوك الهيدروجين الفريد.”
يشدد الباحثون على أهمية تمييز الأخطاء العامة عن تلك الخاصة بالهيدروجين لتوجيه اللوائح ومعايير التصميم نحو المشاكل الحقيقية، خصوصًا مع توسع البنية التحتية للهيدروجين خارج المواقع الصناعية إلى محطات الوقود الحضرية والتدفئة السكنية وتخزين الطاقة المتجددة.
بدلاً من تطبيق قواعد عامة “مقاس واحد يناسب الجميع”، يدعو الفريق إلى معايير سلامة قائمة على المخاطر والبيانات العلمية للهيدروجين، وتحسين جمع البيانات والتنسيق الدولي، نظرًا لنقص الأدوات الحالية لمتابعة وتحليل الحوادث بشكل منهجي.
يختتم جيبو: “التحدي ليس فقط منع الحوادث، بل التعلم منها بسرعة بما يكفي لتوجيه مشهد الطاقة المتغير بسرعة، معرفة أي الفشل يُعد ‘فشل هيدروجين’ قد تصبح مهمة بقدر أهمية التكنولوجيا نفسها.”
