بررسي اثر واكنش‌هاي شيميايي بر ذخيرهسازي زيرسطحي هيدروژن در يك آبخوان

Investigating the Effect of Chemical Reactions on Subsurface Hydrogen Storage in an Aquifer

ذخيره‌سازي هيدروژن در ساختارهاي زيرزميني ازجمله آبخوان‌ها يكي از راه‌هاي مورد اطمينان، كم ضرر و كم هزينه در راستاي تأمين انرژي پايدار مي‌باشد كه ميزان اهميت آن در چند سال اخير بيشتر شده است. از طرفي طبق مطالعات انجام شده تا به امروز پيشنهاد مي‌شود كه در ذخيره‌سازي زيرسطحي هيدروژن در آبخوان از خود اين گاز به‌عنوان گاز بالشتك استفاده گردد كه به لحاظ فني بهترين گزينه مي‌باشد اما از آنجايي كه هيدروژن گاز گران‌بهايي است محققين امروزه به دنبال يك گاز جايگزين مناسب به‌عنوان گاز بالشتك تزريقي در آبخوان هستند. در اين پروژه، شبيه‌سازي ذخيره‌سازي گاز هيدروژن در يك مدل آبخوان با ابعاد كوچك به‌منظور بررسي اثر گازهاي بالشتك مختلف بر ذخيره‌سازي هيدروژن و خلوص هيدروژن توليدي انجام شده است. به‌منظور دستيابي به گاز بالشتك مناسب براي ذخيره‌سازي زيرسطحي هيدروژن در آبخوان ،در اين تحقيق به بررسي اثر واكنش‌هاي شيميايي موجود بين گاز عملياتي(هيدروژن) و گازهاي متان ،دي‌اكسيد كربن و مخلوط متان و دي اكسيد كربن كه به‌عنوان گاز بالشتك هر بار به‌صورت مجزا به آبخوان تزريق شده پرداخته‌ايم. نتايج حاكي از آن است كه در هريك از حالت‌هاي اشاره شده كه گازي به‌غير از گاز هيدروژن به‌عنوان گاز بالشتك مورداستفاده قرار گرفته است خلوص هيدروژن توليدي حداقل 15 درصد و حداكثر تا 35 درصد كاهش مي‌يابد.

Hydrogen storage in underground structures, including aquifers, is one of the reliable, low-cost ways to provide sustainable energy, which has increased in importance in recent years. On the other hand, according to the studies carried out until now, it is suggested that in the subsurface storage of hydrogen in the aquifer, this gas itself is used as a cushion gas, which is technically the best option, but since hydrogen is a precious gas, researchers today They are looking for a suitable substitute gas as injection cushion gas in the aquifer. In this project, the simulation of hydrogen gas storage in a small aquifer model has been carried out in order to investigate the effect of different cushion gases on hydrogen storage and the purity of produced hydrogen. In order to obtain suitable cushion gas for subsurface hydrogen storage in aquifer, in this research, we investigated the effect of chemical reactions between the operating gas (hydrogen) and methane, carbon dioxide, and the mixture of methane and carbon dioxide, which were injected into the aquifer separately each time as a cushion gas. The results indicate It is that in each of the mentioned states that a gas other than hydrogen gas is used as a cushion gas, the purity of the produced hydrogen decreases by at least 15% and at most by 35%.